[圖文]土星最外側的光環中觀測到巨大的「雪球」穿過
在土星最外側的光環中觀測到巨大的「雪球」穿過,其後帶出的光環物質在陽光下閃閃發光,科學家們將其稱為「微型噴流」(mini-jets) 科學家估計這些"雪球"直徑可達1公里。這些噴流是在美國宇航局正在土星軌道運行的卡西尼探測器的最新圖像中被發現的,這一探測器在過去的7年中一直在土星軌道運行。
土星雪球
土星雪球
這些雪球是由土星最外側的F環中的物質在牧羊犬衛星土衛十六的引力作用下逐漸聚集而成的。科學家們估計這些雪球的直徑,以這張圖像中的這個雪球結構為例,約為0.62英里(約合1公里)。有時候這些雪球會慢慢地穿過F環內部,速度約為每小時4英里(6.4公里),將一部分冰雪物質帶出。
卡爾·默裡(Carl Murray)是英國倫敦瑪麗女王學院教授,他也是卡西尼飛船成像科學組成員,他說:「這樣產生的噴流寬度約為10公里,在光環外延伸40~180公里。根據其形成時間的先後,它們的長度可以在僅僅幾個小時內延長很多。」他說:「在任何一個時間點,如果我們仔細查看整個F環,我們都可以發現大約10個此類結構。」
多重微型噴流結構
多重微型噴流結構
事實上,卡西尼項目組的科學家們早在卡西尼號探測器於2004年成功切入土星軌道開展科學考察工作之初便已經注意到這些詭異的噴流狀結構。然而由於缺乏對這些細微結構的連續數小時的跟蹤觀察,它們的具體來源一直成謎,直到現在。
默裡的小組在卡西尼號探測器於2009年1月份拍攝的圖像中找到了一個細微的尾跡,這一次他們成功地對這一結構進行了長達8小時的追蹤。觀測確認有一個從F環中移出的小型物體帶出的物質形成了這個尾跡。
默裡和同事們隨後對卡西尼探測器在2005年至2011年間拍攝的超過2萬張圖像中展開系統搜尋,結果發現了超過500個此類結構的案例,其中就包括在這一圖集中展示的這六個案例。默裡說:「儘管我們目前還沒有掌握這些物體的軌道特徵,但是我們有足夠多的資料可以來判斷這些微型噴流結構是否和任何我們已知其軌道的物體相互吻合。」
明亮的模糊物體
這是使用卡西尼窄角相機拍攝的圖像,科學家們成功捕捉到形成微型噴流結構之後穿出F環的雪球體,即圖像中最明亮的物體。默裡說:「我們還未能獲取這些物體的更高分辨率的圖像。」他說:「然而當我們看到在噴流尾端明顯的一個『頭』狀結構,這個結構看上去外形模糊,讓人想起包圍在彗星外側的暈狀結構,這可能是其表面的物質形成的,或者可能是帶出的F環物質形成的。」
詭異的扭曲
詭異的扭曲
在目前已經被識別出的500多個微型噴流案例中,大多數都呈現孤立的尾跡形狀,並且其角度幾乎和F環本身相垂直。但有些時候,比如在這張圖像中所呈現的那樣,這種噴流可以成群出現,並產生更多扭曲的尾跡。
比如在右上方圖像中呈現的倒刺狀結構,可能是由一系列的雪球體帶出光環物質而形成的。在左上方的圖像中,這裡的情況可能是一個雪球體反覆數次穿越光環結構而形成的。而在左下方的圖像中,同樣是雪球體的反覆穿越,但是僅僅局限在光環的最外側。最後,右下方的圖像中的情況,是由一個雪球體在穿過F環內部時發生破碎後形成的。
變形的光環
變形的光環
這張圖像是採用誇大比例的土星F環結構俯視圖,中央的土星本體已經被去除。科學家們相信F環旁邊直徑達85公里的牧羊犬衛星土衛十六對F環中的物質微粒施加了引力影響,導致在F環中形成波浪狀扭曲結構,並造成物質微粒之間的相互凝結形成雪球體。默裡說:「F環在其內部物質以及擁有的一系列現象方面是獨特的,我們已經花費許多精力試圖去理解它。但是目前仍然有許多謎團尚待揭開,很多挑戰需要面對。」