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【卡西尼新證據】土星環形成時間比預計遲 最多只有 3 億年歷史

2017/12/14 — 12:07

土星/NASA

土星/NASA

科學家一直都以為土星環存在已久,但探測器卡西尼號傳回數據發現,土星地標其實只有幾億年歷史。

土星環來由為何學界到現在也未有定論,只認為它的歷史與太陽系一樣有 45 億年左右。卡西尼號過去一年在土星圍繞並收集數據,讓科學家首次近距離了解這顆行星的面貌。研究人員分析數據時,發現有兩大證據顯示土星環其實相當「年輕」。

首先是土星環的質量比原先估計的少。土星環其實由多個「環」所組成,而最大的就是 B 環 (B ring),寬度為 25,000 公里。天文學家原本認為土星 B 環的密度較高,所以質量應比土衛一高,而要達到此質量需要過十億年才可產生。為驗證此說法,羅馬大學行星科學家 Luciano Iess 分析了卡西尼號穿過土星和土星環之間時土星環的引力——亦即其質量。從數據中可見,土星環質量只有土衛一的五份一,遠比預期低。 Iess 指出,如質量與形成時間成正比的理論正確,也就是說土星環並非與土星同時形成。

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土星環/NASA, Wikipedia

土星環/NASA, Wikipedia

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另外,土星長期受微隕石撞擊,而圍繞土星環的原始冰水會因而染黑,此染黑速率則視乎擊中率。然而,科學家一直未清楚擊中率。利用卡西尼號機上的宇宙塵埃分析儀,科學家終於量度到微隕石的擊中率,而此數據與壞土星環假說相違。卡西尼號量度到的隕石下墮流量比原先估計多 10 倍。以此數值估算,土星環年紀界乎 1.5–3 億年,甚至更少。

此前已有科學家提出土星環年紀比預期少。1980 年代,航行者號太空探測器飛越土星的數據初步指出,土星環比預期遲出現。不過,當時科學家未有足夠證據此說法。美國太空總署土星環專家 Jeff Cuzzi 向《科學》指,近年才開始有研究嘗試找出土星環的來由,而今次發佈的研究,正正為科學家添加了解太陽系的新想法。 

原文:
Science, Saturn’s rings are a recent addition to the solar system, Cassini observations show, 12 December 2017

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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