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土星環起源的新理論 [複製鏈接]

Gopper

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電梯直達

樓主

發表於 2013-1-30 19:27:12 |只看該作者 |倒序瀏覽

　　土星環的成分中，大約含有90～95％的水冰。如果扣除石質小天體持續在「污染」土星環的部分，可以說土星環幾乎完全是由水冰所組成。這表示過去認為土星環是源自於土星衛星被扯破的碎片，或是捕捉了近距離掠過土星的彗星等說法，其實無法解釋土星環的組成，因為不論是衛星或彗星，都不可能像土星環一樣，幾乎完全是由水冰所組成。根據最新的電腦數值模擬結果顯示，土星環可能是源自於一顆相當於泰坦（土衛六）大小的衛星最外側的水冰表層，在被土星萬有引力吸引的過程中，內部由岩石構成的內核被吸入土星中，而水冰層則留在外部而形成今天的土星環。
　　過去對於土星環成因的解釋，大多是以土星的衛星受到潮汐力所扯碎，或是路過的彗星被土星的萬有引力所捕獲而形成。如果土星環真的是因為這樣而形成，在土星環的成分中，就應該具有相當比例的岩石組成。但是實際上，土星環含有高達90～95％的水冰，扣除石質小天體持續被土星引力捕獲而加入土星環的比例，原始的土星環應該完全是由水冰所組成，這也使得土星環的成因一直無法獲得合理的解釋。
　　我們比較一下土星的鄰居木星，可以發現木星環很顯然要比土星環黯淡許多。但是相較於土星只有泰坦這一顆大衛星，木星卻擁有四顆與泰坦大小相近的衛星。如果土星過去也曾經擁有不只一顆這樣的衛星，最後卻因為土星的引力與潮汐力而被摧毀的話，或許有可能造成今日的土星環。美國西南研究所的研究員Canup，利用電腦數值模擬，研究一顆像泰坦這樣的衛星，若是因為土星的引力而盤旋墜入土星，其過程所可能產生的現象。
　　研究結果顯示，一顆經過分異作用的衛星（內層物質密度較高，外層密度較低），在被扯入洛西極限（Roche limit，當衛星環繞行星的半徑小於此一數值時，衛星的結構將變得不穩定）內之後，其密度較小的外層物質（主要是水冰）會被扯碎，並留在軌道之上；其密度較大的內層物質（主要是岩石與金屬），則會繼續往土星的方向墜入。這顆衛星最後則會在岩石與金屬核心被扯破之前，落入土星之內。而這些被剝落的水冰，於是形成今日的土星環。
　　說穿了，可能還是因為衛星被扯破才造成土星環的形成。只是藉由電腦模擬的過程，可以讓我們推論出更多的細節來解釋觀測與理論間的矛盾之處。目前卡西尼號太空船仍在土星周圍進行更精確的觀測，配合電腦模擬與理論推導的進展，相信未來將可以更進一步，為我們解開更多天空中的謎題。