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月球诞生与甲烷天气:卡西尼发现的7个最奇怪的土星

Saucy Saturn

(NASA/JPL-Caltech/Space-Science Institute)

第一艘土星专用航天器卡西尼号绕地球运行了大约13年。2017年9月15日,星期五,飞船在大气层中燃烧(致命)的坠落,可能是这艘强大飞船的终结。但它对这颗环形行星的发现将继续存在,至少在地球上是这样的。

其中一些发现不仅仅是启发性的——它们完全是奇怪的。下面我们来看看卡西尼号任务中更奇怪的一面。

超离子是静态的

(NASA/JPL Caltech/SSI)

土星的卫星超离子是一种形状不规则的岩石,围绕土星运行,距离土星云顶约920300英里(148万公里)。在2005年卡西尼号的一次飞越中,探测器发现自己在一束从月球发射的带电粒子中。据美国宇航局(NASA)称,原来哈比离子带有静电,以至于卡西尼号可以探测到电荷。

静电是地球月球上的一个重要现象,这是由于干燥(没有水)和暴露在太阳的带电粒子下的综合结果。卡西尼号探测到了Hyperion的“粒子束”,这是第一次在我们太阳系的另一颗行星的月球上看到这种现象。研究人员说,这项研究为科学家如何设计太空船以在未来恶劣的带电环境中生存提供了见解。

月球的诞生

(美国宇航局/美国加州理工学院/空间科学研究所)

土星有62个卫星,来自像泰坦这样比水星大的巨型行星,到1300英尺宽(400米)的小卫星。但是你多久会看到一个月亮诞生?卡西尼号可能在2014年捕捉到这样的事件。美国宇航局公布了土星A环边缘的图片,这是一个明亮而宽阔的外围区域。卡西尼号拍到了一条比周围亮20%,长750英里(约1200公里),宽6英里(约10公里)的弧线。

任务的科学家们还看到了环边缘看起来异常不规则的地方:由附近某物的引力引起的小凸起。研究人员说,土星环上的弧线和突起可能是一个小卫星,由小块冰物质堆积而成,这是土星较大卫星诞生过程的重演。美国航天局说,没有人预料到这颗被他们命名为佩吉的天体会变得更大——它的直径不到一英里——甚至可能会解体。但是科学家们说,看到它可以照亮月球形成的大部分过程。描述这一发现的研究发表在2014年4月14日,《伊卡洛斯》杂志的一期报道,

Mimas有足球形状的核心

(NASA/JPL Caltech/Space Science Institute)

土星的卫星Mimas-有时因其类似于标志性的“星球大战”武器而被称为“死亡之星”-可能有一个椭圆形的核心,就像一个足球。

卡西尼飞过Mimas,探测器拍摄了照片,这些照片使科学家回到地球上,看看月球是如何绕着它的轴旋转的——它是如何摆动的。研究人员发现了一个奇怪的现象:一个固体核,据推测是Mimas拥有的,与他们得到的数据不符。有两个假设是合适的:一个类似海洋的液体核心,可能是水,或者一个不是真正的球形。

碰巧,太阳系中的许多卫星看起来都有全球海洋——土卫二和木卫三是两个——因此,有一个土卫二并不是一个疯狂的想法。康奈尔大学卡西尼研究助理、论文的主要作者拉德万·塔杰丁说,任何海洋都必须在直径246英里(396公里)的月球表面以下15至20英里(24至31公里)的地方,因为唯一的热源是来自土星的潮汐力捏合了土卫一,在美国宇航局的一份新闻稿中,

后来发表在2017年2月的《地球物理研究杂志》上的研究似乎表明,最有可能的解释是长方形的核心,而不是一个隐藏的海洋他们看到的数据。但这又提出了另一个问题:你如何使行星核心成为非球面的?根据亚利桑那州Alyssa Rhoden领导的一项研究,如果土卫一形成于土星环中,原本小到不规则形状的土卫一,那么它可能在以后吸积了更多的物质,留下了一个“化石”核心,即使它积累了足够的物质,使外层松弛成一个围绕它的球体,它仍然保持原来的形状大学里,

泰坦也有水——它真的很咸

(NASA/JPL Caltech/Space Science Institute)

泰坦因为甲烷湖和碳氢化合物雪而备受关注。但它也是一个海洋世界:卡西尼号的数据显示,泰坦有一个充满水的非常咸的地下海洋,和地球上的死海没什么两样。这一发现还表明,在土卫六上,水冰的作用就像岩石(当行星失去内部热量时,冰壳正在缓慢地冻结),将气体排放到大气中的甲烷并没有在寒冷的板块构造中被循环利用。

六边形喷流

(NASA/JPL Caltech/SSI/Hampton University)

也许土星最奇怪的东西之一是它的六边形。它看起来几乎是人造的——土星北极周围的一组喷射流,呈六边形,与地球上的任何东西都不一样。

六边形宽约20000英里(32000公里),到达地球大气层约60英里(近100公里);行星科学家已经尝试了各种模型来解释一个人如何得到如此整齐的几何形状。

对于六边形有几种建议的解释。2015,新墨西哥矿业与科技学院的Ra L L莫拉莱斯Jube Isas领导了一个团队,对萨图恩大气层进行了计算机模拟。研究人员发现,以超过200英里/小时(320公里/小时)的速度绕土星极旋转的喷射流最终将弯曲成六边形,这表明这种喷射流是罪魁祸首。

闪电在另一颗行星

(NASA/JPL Caltech/SSI)

2009年8月17日,卡西尼拍摄了第一部闪电电影在土星上。这是第一次在另一个星球上用视频捕捉到这种现象。在喷气推进实验室的一份声明中,加州理工学院卡西尼成像科学子系统团队成员安德鲁英格索尔在一份新闻稿中指出,造成闪电的风暴在土星上的威力至少与在地球上的一样大,尽管它们在环形行星上发生的频率较低,

不同于地球上的雷暴,但是,土星的雷暴可能持续数月而不是数小时,英格索尔说。最初的闪电图像是在夜间拍摄的,但两年后,卡西尼号在土星的白天拍摄到了闪电图像。

泰坦的怪异天气

(NASA/JPL Caltech/SSI)

在卡西尼号任务的早期,在2006年,卡西尼号飞船上的惠更斯探测器发现了甲烷雨点的证据泰坦。当时,人们对土卫六的表面知之甚少;根据旅行者号的数据,我们只知道大气的压力大约是地球的1.5倍,主要由氮和少量的甲烷和氢组成。

卡西尼号首次直接观察了月球两极的甲烷湖。惠更斯发回了一张地表天气的照片,发现泰坦上的天气预报非常简单:每天100%的可能性都有甲烷雨,温度大约为零下300华氏度(零下184摄氏度)

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