卡西尼号观测数据显示：土星光环正在萎缩(图)

http://tech.tom.com　 2004年12月23日08时12分
 TOM科技讯　据俄罗斯太空新闻网12月22日报道，卡西尼号探测器最近传回地面的数据证实了科学家们早前的一种假设：土星光环只是一个尚处于发展阶段的年轻系统的一部分。


  长期的观测显示，主要由冰块构成的土星光环大约形成于1000万至1亿年前，也就是说，相对于已经存在了45亿年之久的太阳系，它们是非常“年轻”的。土星光环中目前的状况就像是在进行一场规模庞大的“雪仗”。卡西尼号携带的紫外线成像分光计记录下了土星周围各种气体含量的变化情况。在处于外侧的E层光环周围，氧气的含量上升了几乎50％。科学家们暂时还未查清导致这一情况的具体原因。


　　科罗拉多大学的天文学家Larry Esposito认为：“一种可能的解释是－－一些由冰构成的土星卫星在不断地与E层光环发生着碰撞。”这些较小的卫星目前还无法直接观测到，但天文学家们推测，它们不但存在，而且还在对光环的形状产生影响。长期以来一直有人认为，土星光环由各种体积各异的物质组成－－从微小的冰屑到巨大的石块和冰块。较大冰块间的不断撞击产生出了许多较小的冰片，而表面积的不断增大加快了对其中冻结的氧原子的释放速度，从而造成土星光环中氧气含量的上升。


　　在卡西尼号飞抵土星的过程中，紫外线成像分光计拍摄到了大量由氧气构成的圆形云层。这些云层使土星半径增加了3－8倍，几乎将整个E层光环也囊括在内。这些云层中的氧原子不断地吸收阳光，同时自身也在释放紫外线。据观测，土星光环区域氧气的释放量曾在去年2月份时达到了顶点－－在两个月的时间内，高温等离子体共使E层光环中新增了大约5亿公斤重的氧气。


　　南加利福尼亚大学的天文学家Donald Shemansky称这一过程为“等离子体对光环的吞噬”。他认为，等离子微粒只能渗入到冰块中不太深的地方，因此随着冰快面积的增加(较大的冰块发生碰撞，不断破碎，导致出现这一情况)，氧气的释放过程正在加速。据Donald Shemansky估算，以目前的消耗速度，如果没有其他的补充来源，E层光环将在1亿年后完全消失。


　　不过，土星光环绚丽的色彩证明，它们也在获得某种补充。科学家们认为，这些色彩的存在表明光环受到了“污染”。当陨石坠向土星表面时，它们通常也会在光环中残留下一些自身的物质－－它们在造成“污染”的同时也减缓了光环的消失。Larry Esposito表示：“光环越脏，它们消失的速度就会越慢。在最近的1000万至1亿中，土星光环可能曾补充过一些新鲜物质。而较为明亮的A层光环说明，陨石很难抵达这里。”


　　当然，土星卫星上发生的火山喷发可能也会为光环带来一些新的物质。科学家们将继续监测土星周围氧气的含量。Larry Esposito表示：“借助卡西尼号传回的数据，我们现在距离最后解开土星上氧气云团本质的日期已经不远了。”