連科學家都陷入僵局!土星有什麼奇怪的變化?

Topchan
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183 觀看·2023年12月31日
土星是太陽之中話題性最高的天體之一。
科學家仍在研究卡西尼號太空探測器的成果,這台探測器曾經於2017年探索過土星。
科學家們持續著爭論並提出各種各樣的新假設。
有很多想法都是非常大膽的。
魔戒
土星的一天之謎
土星內部隱藏著什麼
熱層中發生了什麼事?
土星正在吸走土衛二的「生命」
土星是太陽系之中話題性最高的天體之一
科學家仍在研究卡西尼號太空探測器的成果
這臺探測器曾經於2017年探索過土星
各位觀衆大家好
科學家們持續地爭論着並提出各種各樣的新假設
有很多想法都是非常大膽的
這裏是TopChen頻道
今天我們想爲大家介紹其中的一些理論
趕快來看看影片吧
土星應該是太陽系中最容易辨識的行星
當然是因爲那個巨大光環的緣故
只要看到那個環
應該連小學生都會立刻認出土星吧
1610年加利略加利來將望遠鏡對準了這顆行星
首次觀測到了這個獨特顯眼的光環
從那時開始
行星科學家的注意力都聚焦在這個薄薄的環上面
在行星周圍飛來飛去的許多冰岩時
形成了5至30公尺厚的層
由於反射率很高的關係
從地球上也能清晰地看見
這到底是從哪裏來的呢
自從航海家2號發射以來
天文學家一直在思考一個理論
也就是這個環也許是由一顆衛星被毀壞而形成的
卡西尼號任務得到了很多寶貴的信息
雖然不知道光環的起源
但得到了其年齡的線索
在這項計劃的最後階段
華麗最終章之中
卡西尼號在行星的本體和內環之間飛行了22次
收集到了有關該異常區域的大量數據
2023年
Science Advances這本科學雜誌發表了一篇論文
在這篇論文裏面
卡西尼號的數據被用來確定土星環的年齡
並將其與普通的家用地毯進行比較
如果各位家裏沒有吸塵器的話
地毯上應該會一直累積灰塵吧
灰塵的厚度及累積的速度
可以告訴我們地毯在地板上大概放置了多久的時間
同樣的過程也發生在土星的冰環上面
換句話來說
宇宙塵埃正在環的表面積聚着
根據觀察和建立模型的結果表明
這個過程是最近纔開始的
最早也是4億年前左右
說不定有可能是開始於1億年前
也就是說
土星環的出現時間
很可能和恐龍出現於地球的時間是差不多的
土星的一天之謎
太空探測器卡西尼號於2004年抵達土星
它的主要任務之一是測量土星的自轉速度
這樣就能確定一天的長度是多少
不過這次任務到最後所得到的謎團
卻多於追尋已久的答案
像土星這樣的行星並沒有固體表面
因此我們根本沒有辦法確切地觀察地形
並確定自轉所需的時間
以木星爲例
我們透過測量磁極環繞地理極旋轉的速度
順利地解決了這個問題
然而以土星的狀況來說
我們無法使用這種方法
因爲它的磁極和地理極是重疊的
因此對於這個被稱爲魔界的土星環
也只能採取其他的方法了
那是一種測量無線電波週期的方法
也就是測定電波的間隔
電離層和磁層的交匯處會產生無線電脈衝
這樣一來我們就能夠測量行星的自轉速度
因此卡西尼號觀測設備的研發工作立刻開始進行
不過這結果也讓科學家很快地陷入僵局
事實上航海家2號在1980年代
就曾經進行過類似的調查
然而在那之後的20年裏面
行星的整體旋轉速度發生了相當顯著的變化
根據新的觀測
一天的長度變成了10小時45分45秒
這比航海家2號測量到的數據多了6分鐘
天文學家們根據觀察其他行星的經驗得知
行星不可能沒有理由地突然加速或減速
因此他們又開始尋找一種新的方法
來測量土星一天的長度
另外也對無線電訊號進行了分析
結果顯示土星南半球和北半球的自轉速度是不同的
這樣下去的話是行不通的
因此如果想確定土星一天的長度
必須要找到其他更可靠的方法
到了2019年
全新的數據出爐了
是10小時33分38秒
與先前的測量結果相比
再度出現了12分鐘的差異
這次研究人員也使用了卡西尼號的數據
但他們沒有觀察土星本身
而是觀察了土星環
因爲土星環受到氣態矩形的強大引力影響而振動
結果他們發現這個光環
其實是一個類似地震儀的東西
科學家的目的是製作行星內部結構圖
並同時計算其自轉週期
光環提高了實現目標的可能性
另外這項研究也讓我們瞭解到
土星的內部與先前的模擬結果是不同的
光是土星的核心就佔據了土星直徑的60%左右
土星的核心是由岩石、冰和氣體組成的
沒有強力對流的跡象
這也讓科學家對土星磁層起源的理論
產生了種種的懷疑
難道產生土星磁場的金屬氫
還源源不絕地在地核內部噴湧而出嗎?
目前還不知道真相是什麼
土星內部隱藏着什麼?
科學家能夠計算出土星一天的長度
當然是可喜可賀的實現
但無限電波週期的異常現象還是一個謎
土星的內部一定正在發生着驚人的獨特現象
這在其他氣態矩形星上應該是看不到的
這裏的極光也不太一樣
就地球而言
極光是由沿着磁力線飛行的太陽風粒子引起的
而土星也透過其衛星上的火山活動
產生自己的帶電粒子流
不過土星還有一些東西
讓科學家們感到些許不安
2022年公佈了一個假說
內容是關於土星哪裏出了問題
爲了驗證這個假說
5年前的一個月期間
研究人員使用夏威夷凱克天文臺的光譜儀
測量了內上層大氣中的紅外線痕跡
並將這些數據應用在土星的電離層圖
根據分析結果發現
大部分的極光都是由土星大氣層本身的運動所引起的
大氣加快了離子的流動速度
並將它們變成了離子風
速度高達每秒3公尺的強風
從過熱的熱層裏面吸收能量
這個現象所造成的影響
並不是只有土星神祕六邊形上空出現的極光強度和形成
在影片的前半部
我們曾經提到過
用無線電脈衝來測量自轉所需時間的方法是行不通的
而無法測量的原因正是來自於這些波動
就這樣
只通過一項研究結果
就解開了土星的兩大謎團
不過
土星還是存在着未解之謎
熱層中發生了什麼事
地球的熱層是吸收大部分太陽熱量的地方
這裏的溫度範圍是從200克爾文到2000克爾文
變化幅度很大
根據卡西尼號得到的數據
土星熱層的溫度會從質到的370克爾文
上升到極低的590克爾文
氣溫真的是很高
不過太陽系的第六顆行星明明就離太陽那麼遠
爲什麼溫度還是會這麼高呢
如果太陽光不能溫暖土星大氣層的話
那到底是什麼在進行加溫呢
關於這一點有幾種假設
2023年的一項研究聲稱
土星熱層被加熱的主要原因就是土星環
也就是說
土星環中的物質落到土星本體上
讓上層大氣變得溫暖
從卡西尼號收集的數據可以知道
光環每秒鐘所損失的物質高達了2800公斤
以實際例子來說明的話
這個量足夠填滿一個奧林匹克游泳池
如果這個數據是正確的
而且也能以這個速度吸收冰粒子的話
土星環應該能繼續維持三億年左右
然而多疑的科學家們並不相信這些數據是正確的
因此在2023年
他們決定要開啓一個新計劃
利用詹姆斯微波太空望遠鏡
和凱克天文臺的觀測設備
來調查土星的冰降水
也許重力對環的侵蝕速度比之前想象的還要快
但直到有確切的證據出現爲止
沒有人能知道正確的答案
土星正在吸走土維二的生命
2023年6月
詹姆斯微波太空望遠鏡向我們展示了不同的土星
這一次它是籠罩在新的神祕光環之中
土星環似乎發出了不祥的明亮光芒
這個影像是用紅外線拍攝到的
根據科學家們的看法
這種方法可以讓我們看到行星的黑暗部分
在3.23微米的波長下
土星的表面顯得非常的暗淡
這樣一來
天文學家就能更容易地尋找昏暗的衛星
也能觀察到可能孕育生命的天體
例如土維二
土維二圍繞土星運行一圈
只需要33個小時
留下來的噴流爲土星環提供了水
透過觀察這些雨狀噴流
天文學家們可以更深入地研究
這顆衛星上可能存在的生命跡象
另一方面
由於失去了水
土維二也失去了成爲人類第二家園的可能性
這個結果真的很讓人失望
大家覺得人類有機會搬到土維二居住嗎?
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以上今天的影片就到這裏告一個段落了
非常感謝大家的觀看
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讓我們一起期待下次的影片吧
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