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要
图文|狐狸
编辑|狐狸
土星是太阳系里最美的星球,那独一无二的光环,是它吞噬了一颗星球得来的,这背后又有怎样的故事呢?
它所在的外太阳系,冰的储量特别丰富,甚至成了构成土星最重要的成分,土星的星环以冰为主,有30万公里宽,数不清的冰,在引力的作用下,被塑造成了太阳系里面,最令人赞叹的奇观之一,太阳系里面,基本上没有比土星环更漂亮的景象了,土星是太阳系里,经历最丰富的星球,它经历过毁灭,也经历过重生,还是一些小行星的庇护所,土星上面,没有可以立足的地方,有的只是看不到边际的大气层,土星距离太阳十四亿公里左右,46亿年前,土星刚刚诞生的时候,是有岩石跟冰构成的小世界,融合聚集生长,这是每一个行星诞生的必经之路,跟内太阳行星不一样的是,土星在被称为雪线的外太阳系边缘形成的,雪线距离太阳特别远,所以十分寒冷,水只能以固态的形式存在。
在这种环境下,冰颗粒就是岩石,成为了建造星球的建材之一,在引力的作用下,大量的冰跟岩石相撞,随后他们融合在了一起,也让土星变得越来越大,对于星球的形成,人类了解的并不是特别清楚,这个课题依旧在深入研究中,毕竟星球的诞生太久远了,土星一开始可能是岩石跟冰构成的世界,是地球质量的10-20倍左右,因为巨大的质量,还有在太阳系内所处的位置,导致土星这种岩石跟冰的形态,持续了很短的时间,随着时间的流失。
土星在原有的基础上,还聚集了大量的气体,土星的大气层开始形成,规模也比地球要大得多,要是从太空望去,你才会发现,地球的大气层十分的单薄,只有100千米,内太阳系的其他行星,情况基本上也一样,虽然厚度不高,但这些行星的大气层,都对地表有着很强的作用力,仅仅几百米落差的大气压,就能压扁一个瓶子,要是大气层足够厚,能够改变一个星球的面貌,土星诞生后的几百万年里,通过聚集岩石跟冰,土星变得越来越大,随后它开始吸引另一种物质,太阳诞生后残留的氢和氦,这两种物质很轻,内太阳系较小的星球,根本无法承载他们,但是质量巨大的土星,能够很轻易的捕捉它们,万亿吨的氢和氦,开始包裹土星,大气层形成的同时,也改变了行星的地表,气体产生的压力,让岩石和冰的温度急剧上升,土星开始散发属于自己的光芒。
它的气压是地球的1000万倍,在这种压力的影响下,物质也开始变得怪异起来了,地表这个概念,已经没有意义了,从岩石和冰的世界,变成了气态巨行星,土星能够容纳,相当于5000颗地球大小的星球,但是这个原始的星球,跟现在咱们看到的土星是不一样的,旅行者号探测器,让人类第一次看到了土星的细节。
这也是第一次有机会,研究土星的大气层,土星的上层大气都是由氢和氦组成的,早期太阳系中,这两种物质非常丰富,但是这个混乱的大气层,形成了十分复杂的天气系统,云层中有一个,巨大的六边形结构,比地球大四倍左右,土星的大气层,远比人类想象的要奇异的多,每个星球的大气层,都掌管着那个星球的天气,而地球的天气,是由太阳的热量驱动的。
阳光加热了地表,使贴近地面的空气升温,然后膨胀,意思就是空气密度会下降,热空气随着上升,这样就形成了热气流,也就是,地表空气到高层大气的能量传递,这个滑翔用的就是热气流,好天气都是由太阳带来的,距离太阳比较远的星球,天气就不是太阳就管不了了,土星的大气层,已经存在40多亿年了,上面有着太阳系内,最猛烈的风暴,土星的光照强度,比地球要小得多,通过研究土星的大气层,跟他上面的风暴,能够推测它的能源,还有内部的世界是怎样的,上层大气之下,大量的水汽云不断生长,照亮天空的是比地球威力,强一万倍的闪电。
闪电将甲烷气体变成带有烟尘的云,越向下压力越大,这些烟尘最后可能会变成金刚石,即便是金刚石,也会被土星的压力瓦解,最终变成液体,有一些证据表明,距离土星表面4万公里的地方,能看到它最大的能量来源,这里是压力最大的地方,气体的状态跟液态金属一样,液态的氦跟雨一样穿过氢,同时释放惊人的热量,这是一种非常特殊的热源,始终影响着土星天气的变化,土星诞生后的几亿年里,它的命运跌宕起伏。
随着时间的流失,土星巨大的规模,又有了标志性的转变,土星环是土星最重要的特征,它是由数万亿的冰晶组成的,大部分冰晶都跟雪花差不多,土星环的反光率还很高,随后出现一个很有趣的问题,太阳系里遍布尘埃,要是冰晶停留的话就会变脏,随后反光率就会下降,但是土星的土星环,反光率一直都很高,卡西尼号会带给我们答案,经过35亿公里的飞行,卡西尼,终于到了土星的轨道,通过研究太阳系尘埃,落在土星环上的方式,卡西尼获得了一个惊人的发现,假如说,土星环围绕了土星数十亿年。
它早就该被尘埃沾染,随后变得暗淡无光,土星环光亮如新的原因就是,它比土星本身年轻了约45亿年之久,土星环起源之谜,也是科研领域的热点之一,这个谜题的答案,跟土星本身关系可能不大,和它旁边卫星的关系可能要大得多,土星有62颗大卫星和很多小卫星,它本身就像是一个迷你的太阳系,这是土卫八,它跟行星差不多大,直径在1500公里左右,它有一个特征就是赤道附近的山脊,高约20千米是太阳系最高的山峰之一,科学家认为,这个山脊的形成,可能是土卫八曾经有一个卫星环,最后掉到了土卫八的表面,土星内外的卫星,形态都比较奇怪,卡西尼号对冰卫星,有了更细致的分析,很多卫星构成的物质跟土星环一样,它们之间,有着千丝万缕的关系,一亿年前,地球上闹恐龙的时候,土星还有一颗卫星,但是后面不见了,它的直径大概400公里,基本上是冰构成的,它的轨道距离土星很近。
根本抵挡不了土星的引力,引力形成了土星系统,也是引起土星内在变化的原因,一开始我们认为,引力是把物质聚集在一起,但是引力也能让事物瓦解,地球上的潮汐,就是因为月球对地球各个面,不同的引力作用引起的,通常被称为潮汐引力,地球的引力,足够导致月球表面变形,45亿年前,月球到地球的距离,大概是现在的十几分之一,当时引力的效应十分显著,因为地球引力拉动的原因,导致了月球表面,岩石的升降起伏,要是当初月球离得再近一点,就会超过洛希极限,到时,潮汐引力会非常强,行星也会四分五裂。
现在主流的理论认为,土星的大气层之外,肯定有一颗冰卫星靠近过,甚至进入了土星的洛希极限内,土星巨大的潮汐引力,捕捉这颗卫星时,它开始了分裂,土星轨道上,存在着的1.5亿亿吨冰体,就是它吞噬孩子得来的,随后,形成了太阳系内的奇观,土星之环,到现在,土星环发生了一些变化,土星强大的引力,让它保持了圆环状,内部的碰撞,导致它又扁又平,形成了比木星环还要宽的圆环,但是平均厚度只有10米,它之所以有许多道环,就是因为,里面跟月球一样大的冰块,挤出了很多缝隙,在某些地方,卫星把碎冰拉起来,形成了超过两千米高的“山峰”在合适的环境下,这些山峰会在土星环上,投下壮丽的影像,当时由冰跟岩石形成的土星,经历了天翻地覆的巨变。
现在它是整个太阳系的瑰宝,土星环之外,卡西尼发现了另一个宝藏,土卫二,位于土星环外缘,它是一颗相对较小的卫星,跟冰岛差不多大,是整个太阳系反光率最高的天体,90%的光线都被反射回去了,这是因为它的表面,遍布着冰,还存在裂缝,就跟整个冰川一样,只不过规模更大一些,最大的一处被称为虎皮条纹,超过了100公里,它真正与众不同的地方,埋藏在它的地表之下。
这是1980年土卫二的照片,一开始都没看出来,它有什么特别的地方,后来被增强处理了,上面有些模糊的斑点,说明,土卫二内部冲出了不知名的东西,卡西尼号探测的时候,也看到了同样的景象,卡西尼接近土卫二的时候,人们立马就发现了异常的地方,大量的水蒸汽跟冰,从土卫二的表面被喷出来,这些物质并没有,分散到太空中,而是被土星的引力捕获,填补近自己的星环里面让它更加完整。
卡西尼号靠近探测后发现,羽流里面的冰,就是冻结的盐水颗粒,这是一颗向太空渗漏的海洋,随后又发现了另一个惊喜,羽流里面还存在,有机化合物跟硅颗粒,这些物质的来源,只可能来自深海热液喷口,这就相当于沙漠中的绿洲,而所有的生物学家,都相信,这样的热液喷口,就跟地球的生命摇篮一样,所有成分齐备的情况下,热水冰还有矿物质彼此接触后,就形成了巨大的化学反应炉,还包括活性气体跟甲烷,还发现了氢分子,而氢分子是地球原始生命的能量来源之一,地球上的热液喷口附近围绕着,复杂的生态系统,所有围绕土星的卫星上,很有可能存在着生命。