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美太空總署發現土星周圍巨大光環

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2009-10-8-ring

10月6日,美國宇航局(NASA)的史匹哲太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)發現了一個巨大的新土星環-是迄今為止環繞土星最大的光環。

這個新的光帶位於土星體系內極為深遠之處,其軌道與土星主環平面成27度傾角。環體巨大的物質團在距離土星600萬公里處開始出現,然後向外延伸約1200萬公里。土星最遠的衛星之一--土衛9(Phoebe),在這個新發現的光環內旋轉,科學家認為 土衛9很可能就是新環體的物質源。

土星的這個最新的光環同樣也非常厚,其垂直高度約為土星直徑的20倍。如果拿地球來充填,得10億個地球堆到一起才能充滿環體。

美國弗吉尼亞大學的天文學家沃比斯瑟(Anne Verbiscer)說:「這是一個超大型的光環,如果你能夠看到環體,假如說兩個月球,圍繞土星兩邊一邊一個,那麼它將橫跨這兩個完整的月球那麼大空間的寬度。」沃比斯瑟、馬里蘭大學的漢密爾頓(Douglas Hamilton)、弗吉尼亞大學的斯科魯特斯愷(Michael Skrutskie)是這一發現的論文的共同作者,他們的論文將於10月8日刊登在《自然》雜誌的網站上。

環本身是脆弱的,由稀薄的冰和塵埃粒子陣組成。史匹哲(Spitzer)的紅外眼能夠認出這個物質帶的冰冷塵埃所發出的光芒。 史匹哲望遠鏡於2003年投入使用,目前在離地球1.07億公里處的軌道上圍繞太陽轉動。

這一發現可能有助於解開一個由來已久的土星衛星之謎。土衛8有一個奇怪的外觀-一邊很亮,另一個卻非常暗,呈現出似於陰陽符號的模式。天文學家卡西尼( Giovanni Cassini )1671年首次發現這個衛星,多年後計算出它有一個黑暗面,為紀念卡西尼現在這個陰暗面的名字就叫卡西尼雷吉奧。

土星的最新光環可以解釋卡西尼雷吉奧的出現。這個新環和土衛9繞同一方向轉,而土衛8、其他土星環和衛星都是走相反的方向。據科學家們的解釋,外環的深色塵狀物質向內飛揚至土衛8,甩到冰質的土衛8的表面,就像蟲子粘在擋風玻璃上一樣。

漢密爾頓說:「長期以來,天文學家就懷疑土衛8黑暗面的物質與外環的土衛9之間存在某種聯繫。這個新環體為這種關係提供了令人信服的證據。」

沃比斯瑟和她的同事們利用史匹哲波長更長的紅外攝像機,稱為多波段影像光度計,掃瞄了遠離土星但稍稍位於土衛9軌道內側的一片天空。天文學家們有一個預感:土衛9可能在彗星小碰撞產生的某個塵埃帶之內旋轉。這個過程類似於圍繞星星轉動的由行星碎片組成的塵埃圓盤的形成。果然,當科學家們第一次查看史匹哲採集的數據,一個塵埃帶就跳了出來。

新的土星環用可見光望遠鏡很難看到。它的顆粒很分散,甚至超出環體的巨大物質團向內一路散佈到土星,向外一直散佈到星際空間。環內數量相對較少的粒子不能反射出多少可見光,尤其它距離土星那麼遠,太陽光非常薄弱。

沃比斯瑟說:「這些粒子之間相距遙遠,如果你要站在環內,你甚至不知道(它們的存在)。」

史匹哲能夠感應到冰冷的灰塵所散發出的微弱光芒,這線光芒只有約80開爾文(零下316華氏度)。冰冷的物質發出紅外線或熱輻射,例如,即使一杯冰淇淋杯也會發出紅外線。 沃比斯瑟說:「史匹哲通過對環體冰冷塵埃所發出光芒的聚焦,使得它很容易就找到了。」

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