土星的引力正在将土星环中由水冰组成的颗粒吸入上层大气,在这种引力的作用下,土星环会在3亿年后消失。如果将美国土星探测器“卡西尼”号发现的落向土星赤道的“环雨”(在重力的作用下,土星环中的尘埃颗粒和其它材料在不断地降至土星地表)考虑在内,土星环将会在1亿年内消失。
这个正在逐渐消失的土星环主要由水冰构成,所以显得格外耀眼。长久以来,闪亮光环吸引着包括伽利略在内的众多天文学家的目光,也让他们困惑了几个世纪。
凝视土星
太阳系几大亮行星“金木水火土”之一的土星,自古为人所知。它的英文名Saturn来自罗马神话中农神之名,这与其以“土”命名的中文名字似有暗合。
这颗土黄色光泽的行星,直到近代望远镜发明之后,才开始向世人揭示它的神奇魅力。1610年,意大利天文学家伽利略率先将望远镜指向了土星。
他发现土星并不止有单一圆面,在其两侧似乎有一对对称的突起。伽利略的望远镜分辨率有限,他在手绘图中将这对突起绘成两个比土星本体稍小的圆圈,并认为这是土星的两颗卫星。1612年,伽利略发现“两颗卫星”不见了;不过没用多久,努尔哈赤建立后金同年的1616年,土星光环再次出现在了伽利略的手绘中,这次他绘制出了一个圆环形状,只是在他的手绘图中,圆环上下两端都被土星遮盖,显示出伽利略当时还是没有搞清光环围绕土星的事实。
伽利略手绘土星,上图绘于1610、下图绘于1616年
(图片来源:伽利略手绘)
惠更斯还发现了土星最大的卫星,现名为土卫六的“泰坦”(Titan)。不到20年后,天文学家卡西尼发现土星的另外4颗卫星,还首度观测到土星光环最显著的特征、现在被称作“卡西尼环缝”的物质稀疏区域。
示光环角度随时间的变化,图中明显可见卡西尼环缝
(图片来源:哈勃太空望远镜拍摄的土星)
土星和变化之中的土星光环F环
(图片来源:旅行者号拍摄)
土星之春
两次短暂的飞越不足以解答人们对土星的种种好奇。从80年代末开始,NASA开始计划一次对土星的长时间环绕探测任务,卡西尼号任务计划逐渐浮出水面。经过几年的研发与准备工作,1997年10月15日,一枚泰坦IVB型火箭将卡西尼-惠更斯探测器送入太空。
经过几次内太阳系的重力助推操作,2004年6月,土星北半球的隆冬时节,卡西尼号进入了土星轨道。半年之后,惠更斯号土卫六着陆器与卡西尼号分离,卡西尼号开始了孤独而不寂寞的旅行。它的基本任务长度为4年,在那之后,卡西尼号在土星北半球的春天来临之际,执行了长度为2年的“春分点任务”。2010年起,健康状况良好的卡西尼号又踏上了长达7年的“夏至点任务”,这持续到了今年4月。自那之后的5个月,卡西尼号踏上了视死如归的最后旅途,“伟大终章任务”。
卡西尼号任务跨越土星北半球的冬、春、夏三个季节,这样长时间的观测让我们有足够耐心,静静观察土星的阴晴变化。
上图为土卫十六与F环,下图为春分附近的土卫三十五与基勒环缝
(图片来源:卡西尼号)
土星的美丽光环点燃了无数诗人和科学家的美好幻想。其实,在八大行星中,天王星、木星、海王星可能也曾经拥有行星环,只不过现在已经不明显了。在我们叹息土星环消逝的同时,或许能够看到它便是一种幸运。
来源:科普中国