是什么导致了土星的震动?年度行星会议的第二份报告

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


波多黎各法哈多——我第一次听说马特·赫德曼的演讲是在周二晚上外出吃晚饭的时候。我被告知这是会议上最好的演讲。昨天我走到哪里都听到人们谈论这个叫马特·赫德曼的人。我以前的一位教授责备我错过了他的演讲。《行星科学部门会议》的问题在于,你必须在众多平行会议中做出艰难的选择,显然我在周二下午做出了错误的选择。幸运的是,我今天赶上了赫德曼,了解到了引起轰动的原因。

康奈尔大学的研究员赫德曼和他的团队在土星环中发现了一个非常奇特的特征。尽管它受到的关注远不如土星新发现的环,但它可能更重要。在八月中旬,土星穿过它的春分点,阳光直接照射在环上,即使是最细微的垂直结构也会投下长长的阴影。来自卡西尼号宇宙飞船的图像显示,土星的C环有一个轻微的波纹,延伸数万公里。(土星有七个主环,按发现顺序命名为A到G。)这些波纹的高度仅为100米,波长从靠近行星的30公里到更远处的80公里不等。这种模式似乎是科学家在2005年首次在土星D环中注意到的波纹的延伸。更重要的是,这种模式似乎随着时间推移而演变,其波长稳步减小。回溯到过去,它一定是在25年前形成的。


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看起来整个环——整个环——突然被从土星的赤道面拉了出来。环状粒子被拉出平面后开始上下摆动,形成了波纹;这颗巨行星的椭圆形形状拉扯着这种模式,导致它不断演变。但是,究竟是什么力量可以对一个环做这样的事情呢?赫德曼说,一颗路过的卫星几乎不可能造成如此巨大的破坏。相反,他认为不是环发生了移动,而是土星的赤道面发生了移动。千分之一度的倾斜就足够了。“这是一个很小的变化,但它以非常深刻的方式影响了环的结构,”赫德曼说。

换句话说,整个土星行星在 20 世纪 80 年代中期突然发生了震动。行星自转轴的变化是不可能的。土星实际上是一个半径为 60,000 公里,质量为地球 95 倍的陀螺仪。除非发生末日般的事件,否则它不会倾倒。相反,一定是行星内部的质量发生了转移,重新定向了有效的引力赤道。但是如何实现的呢?“目前尚不清楚如何快速移动土星的内部引力分布以实现这一点,”赫德曼说。土星建模者显然还有很多工作要做。

此前报道:从碳行星到泰坦之湖:年度行星会议的报道

卡西尼号宇宙飞船看到的土星C环和D环中的波纹,图片由 NASA/JPL/Space Science Institute 提供

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