慕容雲海送錯項鏈了！土星不僅有環，還會下雨呢

原標題：慕容雲海送錯項鏈了！土星不僅有環，還會下雨呢

在西方神話中，土星光環被視為愛神的彩雲項鏈，傳說相愛的情侶要是看到土星光環會被愛神保佑。於是不少情侶選擇土星項鏈當定情信物，比如這條曾經火遍大街小巷的楚雨蕁同款。

劇中，慕容雲海就是拿著這條土星項鏈向女主角告白的

日版道明寺也送過土星項鏈

相信隨著翻拍次數增加，關於土星項鏈的設計款式會越來越多。但是，本AI不得不提醒一下以後出場的道明寺們更新一下設計細節。

因為，科學家們發現土星光環會下雨！

每一秒，土星環都會向土星的雲層播散大約數百千克的水冰、有機分子和其他微小的顆粒。

土星光環如此神秘迷人，人類當然要派空間探測器去看看。卡西尼號就曾被派去當了土星20多年的「專職攝影師」，在它執行任務的最後幾周里，卡西尼號先後22次從土星和它的光環之間穿過，品嘗到了光環雨。這也讓科學家終於有機會直擊土星及其光環間驚艷而複雜的相互作用。

這並非只是一項難懂的學術研究，還朝著揭開土星系統亘古不變的謎題邁進了一步，這個謎題便是——這個太陽系中最著名的光環系統是如何起源的？它的年齡又有多大？了解光環的成分及其播散粒子的速率，可以為了解土星歷史提供關鍵線索。

在任務最終階段，卡西尼號探測器飛行於土星及其光環系統之間 | NASA

「是不是我們足夠幸運，才剛好生活在這樣一個土星擁有華麗光環的時期？」美國科羅拉多大學的肖恩·徐（Sean Hsu）問道，「如果大質量的光環是新近才形成的，它會對土星其他的冰質衛星施加什麼樣的影響？這個問題想來也很有意思。」

卡西尼號墜毀前的圖像，顯示了土星的夜晚側，它會在那裡墜入土星的大氣層。可以看見，土星的雲層被光環反射的光照亮 | NASA、JPL-Caltech、Space Science Institute

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神秘的光環雨

有物質會從土星環降落下來，這並不讓人意外，幾十年來，理論和觀測都支持這一論斷。但這些物質究竟如何在該系統中運動，有多少會從土星的天空中落下，以及它們會如何改變雲頂下方的化學特性，這些問題的答案此前並不清楚。

現在，《科學》雜誌上發表的3篇論文報道了土星上光環雨的細節。這些論文採用了2017年底卡西尼號墜入土星前「偉大終章」軌道後期的一系列觀測數據。

在從土星及其光環間的縫隙呼嘯而過時，卡西尼號的運動速度高達每小時110 000千米——遠遠超出了星載儀器設計所能應對的上限。對於力圖解釋這些數據的科學家來說，如此高的速度著實是一項挑戰。

「他們為此作了各種努力，最終弄清楚了儀器返回的數據，」NASA的傑克·康奈尼（Jack Connerney）說，「這完全超出了科學家最初的設計和經驗。」

2017年9月14日，卡西尼號在墜毀前拍攝到了土星及其光環的華麗影像 | NASA、JPL-Caltech、Space Science Institute

在這個窄縫中，卡西尼號測量了環的質量、土星的重力及磁場，還「品嘗」了數百個光環顆粒。它攜帶的3台設備迅速研究了這些顆粒，每一台都可以「嘗出」顆粒的不同味道。

結果與預期並不相符。

土星的天空中漂浮著一個意料之外的粒子層，其中納米尺度的粒子會與土星大氣分子發生碰撞，最終向內漂移，沿著土星赤道降落下去。肖恩·徐說，「在卡西尼進入『偉大終章』軌道之前，我們完全不知道還有這些粒子存在。」

其他設備發現，下落的光環顆粒中包含有機分子，例如甲烷、丁烷、丙烷，以及一些富含硅酸鹽的顆粒。帶有強電荷的顆粒，由於會沿著土星的磁力線運動，絕大多數都降落到了土星南半球，其他的顆粒則沿著土星的赤道下落。

根據卡西尼號最新的數據，這幅圖顯示了土星環雨的化學構成 | NASA/JPL/SWRI

水冰佔據了土星光環的95%～99%，但科學家在光環雨中發現的水，卻沒有預期的這麼多。NASA艾姆斯研究中心的傑夫·庫齊（Jeff Cuzzi）對此有一個解釋：一個此前未被探測到且緊靠D環的輻射帶，把冰質顆粒物中的水剝離掉了。根據這個解釋，在更靠近土星的地方探測到的粒子，很可能是能抵禦輻射的物質，例如硅酸鹽和有機物。

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降雨量成謎

更令人困惑的是，對於有多少物質正在落入土星大氣層，3個科學家小組都作出了估計，結果卻差別巨大。這很可能是他們是在土星周圍不同位置對不同物質進行測量的結果。

一個團隊認為，每秒鐘約有4.5千克的納米顆粒正從土星的D環落向土星——這是最低的。另一個團隊則發現，光環雨每秒包含了45000千克的水冰、有機物和硅酸鹽粒子——這是最高的。

科學家認為，後者也許是光環物質降落量臨時增加所致，很可能源於最近的一次彗星碰撞。但如果這個值是穩定不變的，庫齊指出，那就說不通了。光環中並沒有足夠多的物質，能夠維繫光環中的顆粒以如此高的速度下降。

庫齊說，雖然土星上肯定有光環雨，但現在就嘗試用不同的雨量來估算光環的年齡還為時過早。

「原則上，通過測量來自光環的物質量來估計光環的年齡是個很好的想法，」庫齊說，「但就像許多的好想法一樣，實現起來卻很複雜。」

2017年9月15日，卡西尼探測器墜入土星自毀。在它拍攝的最後一批圖像中，可見土星的冰質衛星土衛二躲在土星的後面 | NASA、JPL-Caltech、Space Science Institute

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土星環是如何形成的？

不過，卡西尼號的新結果仍有助於解答另一個謎題：土星環最初是如何形成的？根據共有的成分，目前科學家手頭的數據都指向了同一個答案：有一顆衛星或彗星解體了。

此外，庫齊指出，土星C環中包含奇怪的富硅酸鹽物質，這與有一顆衛星被瓦解所留下跡象相符。在衛星形成和成長的過程中，其內部會被加熱，富含硅酸鹽的岩石會熔化並沉入核心，而較輕的冰質物質會形成衛星的地幔。

在土星瓦解這顆假想衛星的時候，來自該衛星核心的碎石逗留在較厚的C環中，而冰質且含水的地幔則形成了明亮的A環和B環。

在一個已經相當穩定地存在了數十億年的系統里，這一事件如何在最近的幾億年里發生，仍是個開放的問題。另一個問題則是，土星究竟如何與這顆被瓦解的衛星相互作用。

「最終的答案還不得而知，」康奈尼說，「但其中許多部分的輪廓已經浮現。」

作者：Nadia Drake

翻譯：Shea

編輯：Steed、東風

編譯來源: National Geographic, Rain falls from Saturn"s rings—and a dying spacecraft tasted it

本文由National Geographic授權果殼翻譯。

慕容雲海，在土星項鏈的光環上加幾根流蘇吧。

本文來自果殼，謝絕轉載.如有需要請聯繫sns@guokr.com

果殼

ID：Guokr42

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