新数据表明土星环比预期的更老更大

[ 录入者:zhoumeichun | 时间:2008-10-01 14:10:42 | 作者: | 来源: | 浏览:1945次 ]

原文标题:Saturn's rings older and bigger

作者:Dr. Emily Baldwin   原文来自:Astronomy Now   Posted: 2008. 9. 24

编译:YuNanhua   审校:Linq (编译版权所有,文章有删节,未经许可请勿转载。)

本周提交给欧洲行星 科学委员会的 新的 计算结果表明,土星 环的 年龄比原来想象的 要老,体积也比想象的 要大。

昨天,Larry Esposito博士在委员会发表演讲,他是卡西尼计划的 主任。他描述了模拟土星 环内碎片之间的 碰撞以及随后被侵蚀为陨石的 计算过程。计算结果表明,土星 环可能在几十亿年前就形成了,而以前旅行者号飞行器测量的 结论只是几百万年。

“卡西尼的 测量结果和理论计算结果都表明,土星 环的 年龄有几十亿年了。”Esposito说。“这意味着我们人类并不仅仅是因为幸运才看到土星 的 光环。这将使我们期待在绕其它恒星 转动的 行星 周围也存在巨大的 光环。”

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艺术家想象的 土星 环状带中的 物质。图片提供:NASA/JPL/University of Colorado.

Esposito和他的 研究团队计算了十万个碎片之间的 引力吸引和碰撞,这代表了土星 环中所发生事件的 一个样本,跟踪了每个碎片的 轨道和演变历史。他们也估算了能够穿越土星 环的 星 光数量,来和卡西尼得到的 受到土星 环遮挡的 观测数据进行比较,这是传统的 估算土星 环内物质数量的 方法。Esposito用这个方法估算得到,土星 环内物质数量相当于土星 的 小卫星 Mimas所包含的 ,Mimas直径大约400公里。但是,改进后的 模拟计算表明,土星 环内碎片已经集结为块状,这样一来,以前的 估算值被低估了至少三倍,甚至更多。

“以前的 模拟计算假设土星 环内碎片是均匀分布的 ,”Esposito说。“块状的 分布,大多数星 光将从堆块之间的 缝隙透过,因此,同样的 星 光观测值给出更大的 质量。”

模拟计算表明,陨石和土星 环内碎片的 撞击逐渐把碎片磨圆和震散,在每个“堆块”表面覆盖了一层由尘埃、冰和细小残屑组成的 混合物。随着时间的 流逝,环内系 统就被陨石尘埃污染,变暗了。

因为土星 环如此干净和明亮,有人认为,它比土星 本身46亿岁的 年龄要年轻。但是,新的 模拟计算表明,如果光环更加巨大,那么它看上去受污染的 程度会不那么严重,因此,年龄会相应老一些。实际上,环内物质的 循环延长了它们的 寿命,减低了预期的 暗化。

但是有一个问题,1979年先锋11号的 测量和旅行者号得到的 结果吻合。先锋11号通过观测宇宙射线产生的 带电粒子轰击环内物质,间接测量了土星 环的 质量。“估算得到的 质量值和旅行者号的 结论相似,显然证明以前的 较低的 估算值是正确的 ,”Esposito说。“然而,我们现在认识到,带电粒子是有双重值的 。那意味着可以得到较低的 估算值,也可以得到较高的 估算值。我们现在认识到,较高的 质量估算值可以用以前低估了环内物质的 堆块状来解释。”

研究团队指出,同样的 过程适用于其它环系 统。土星 的 光环在太阳系 行星 中是最大的 ,因为它起初具有更大的 质量,可能是较大的 小行星 或卫星 偏离原来的 轨道,在土星 巨大的 引力作用下破裂而形成。

(全文完)

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