土星環到底有多重？約為南極冰蓋質量的一半

科技 02-01

土星與多重土星環圖片來源：ScienceNews

編者按：

最近，科學家確定了土星環的質量，它約為地球南極冰蓋質量的一半，並估計它很可能在3億年後消失，相關研究發表在近日的《科學》雜誌上。值得一提的是，該數據來自「卡西尼號」。2017年9月15日，"

卡西尼號"

永久地墜入土星大氣，在「臨死」時，它不忘使命，拍下了美麗的土星環。

撰文 | 孫珂劍

責編 | 葉水送

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天上星星最美的是哪一顆？大概有不少人在孩提時代托著腮幫想過這個問題。沒有多少懸念，如果要在太陽系舉辦群星「選美」大賽，土星一定能憑藉其閃耀且端莊的「明星光環」C位出道。

土星的配置可以說是相當「奢華」，它主要由氫與氦構成，直徑約為地球直徑的9倍

（不包括土星環）

，光已確認的衛星就有53顆，甚至還腰纏一條金閃閃的土星環。人們一直想搞清楚土星環到底所為何物又從何而來。

「卡西尼號」探索土星概念圖圖片來源：NASA

近日，科學家分析「卡西尼號」傳來的土星數據，為我們一次性揭開了它的質量與壽命之謎。「卡西尼號」？是的，就是那個最終墜入土星大氣，悲壯逝去的探測器，它在臨死前，也不忘記使命，拍下了土星環。

土星環中的冰與石

可更好地揭示太陽系的奧秘

看似固態且靜止不動的土星環，原來是由無數大小不一的顆粒構成，其中大部分是冰，還有一些岩石。當軌道速度產生的離心力與土星引力達到平衡，這一顆顆冰與石便穩穩地圍繞土星旋轉起來。

別看土星環這麼美，它的來源都是「太空垃圾」。太陽系形成初期，空中漂滿了殘骸與碎片，一些彗星和小行星偶然「路過」，土星在這一片混亂之中悄然伸出「引力之手」，捕獲了大量物質，構成一條環帶，它就是土星帶。

美國NASA戈達德空間飛行中心

（NASA』s Goddard Space Flight Center）

的科學家James O』Donoghue將土星環比作「飛翔的墳墓」，這一看似駭人的比喻，道出了土星環的實質，我們從中或許能窺見更多關於太陽系的奧秘。

2007年藝術家創作的關於土星環顆粒的繪畫作品圖片來源：NASA

在最新研究中，科學家進一步確認了土星的自轉周期為10小時33分鐘，他們還發現土星環的總質量大約為

(1.54± 0.49)

×1019 kg ，大約是地球上南極冰蓋總質量的一半。你或許已經發現，這一數字的誤差高達20%-30%，但參與「卡西尼號」的NASA科學家Bonnie Buratti表示，這已經是迄今為止我們能得到的關於土星環質量的最精確數據啦。

土星的「明星光環」

3億年後將要消逝？

事實上，此次科學家不僅計算出了土星環的質量，他們還有了一個或許令人有些悲傷的發現：土星環中的物質正在不斷流失，預計整個土星環將在3億年後消失。

為什麼土星環會消失？這是由於陽光照射及其他宇宙反應，會將原本的惰性物質轉變為帶電顆粒，轉變後的顆粒更容易被土星「吸進」厚厚的大氣層，進而蒸發、降落。根據O』Donoghue的推算，每秒鐘這一過程會使約2噸

（4400磅）

物質，從環中降落都土星表面上。

好在目前土星環正值「青春年華」，我們還能一睹土星環的風采。此前關於土星環的形成時間一直存在著較大的爭論，一部分科學家認為它是和土星一起形成的，也就是大約在46億年前，而另一部分則認為土星環要比土星年輕得多。最新的研究發現，土星環形成於1千萬到1億年前，它才剛剛走完生命歷程的1/4左右，還有約3億年的時間讓我們欣賞它的美麗。