土星環(huán)上似乎也有一個(gè)隱形的“月亮”，這些證據(jù)揭示了這些神秘的衛(wèi)星的存在

如圖所示，圖片左半部分的亮帶是密度波的峰值，由土衛(wèi)十對(duì)土星星環(huán)所產(chǎn)生的引力引起。圖像右半部分較小的密度波是由土衛(wèi)十七引起的。當(dāng)星環(huán)從一個(gè)遙遠(yuǎn)的恒星面前經(jīng)過時(shí)，研究人員通過觀察恒星的光線閃爍來(lái)進(jìn)行這項(xiàng)觀測(cè)。(圖片來(lái)源：NASA/Cassini/科羅拉多大學(xué))

根據(jù)三項(xiàng)新的觀測(cè)結(jié)果表明，有幾個(gè)微小的、看不見的衛(wèi)星圍繞著土星運(yùn)行，并控制著土星環(huán)的形狀。

通過一項(xiàng)研究，人們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)關(guān)于隱形衛(wèi)星存在的強(qiáng)有力的證據(jù)：有一顆大概只有幾英里寬的小衛(wèi)星，在土星環(huán)的某個(gè)邊緣缺口處形成了與另一個(gè)較大的、已知的衛(wèi)星產(chǎn)生的環(huán)形邊界的特征相同的形狀。

在另外一項(xiàng)相關(guān)的研究中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了嵌在星環(huán)中的足球場(chǎng)大小的團(tuán)塊。人們以前從未在土星周圍看到過如此微型的天體，然而一維圖像并沒有顯示出這些團(tuán)塊是固體物體還是云狀的聚集顆粒。令人驚訝的是，這項(xiàng)研究還顯示土星的星環(huán)有很多尖銳的邊緣，這表明它們是由微小的、未被發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星組成的。

第三項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)土星周圍有一個(gè)氧氣光環(huán)，研究人員認(rèn)為這是由那些嵌入環(huán)中被稱為 "小月球"的物體之間的不斷碰撞造成的。

這些研究在上周被發(fā)表在肯塔基州路易斯維爾舉行的美國(guó)天文學(xué)會(huì)行星科學(xué)部年會(huì)上。

藏在縫隙之間

土星環(huán)之間的大空隙中那些相對(duì)較小的衛(wèi)星是清晰可見的，也可以在旅行者號(hào)的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)。這些衛(wèi)星的直徑只有12英里（20公里），已知這些衛(wèi)星在引力作用下引導(dǎo)土星環(huán)中的顆粒，并維持環(huán)之間的空隙。

但是，在土星環(huán)的十幾個(gè)缺口中，是否每一個(gè)都有嵌入的衛(wèi)星，這是卡西尼號(hào)航天器旨在回答的一個(gè)重要問題?？茖W(xué)家們也不知道土星環(huán)最初是如何形成的，或者它們到底是由什么構(gòu)成的。

科羅拉多州博爾德市太空科學(xué)研究所的卡羅琳-波爾科領(lǐng)導(dǎo)研究了一項(xiàng)對(duì)卡西尼圖像的研究，提出可能有一個(gè)新的小衛(wèi)星。

波爾科告訴太空網(wǎng)，她有 "間接證據(jù) "證明在土星主環(huán)外緣附近的基勒環(huán)縫中有一顆小衛(wèi)星。證據(jù)是從基勒環(huán)縫的外緣突出來(lái)的一些 "尖狀物 "。

波爾科說，這些特征類似于牧羊人衛(wèi)星普羅米修斯在F環(huán)內(nèi)緣產(chǎn)生的那些特征。

目前還沒有人看到這個(gè)衛(wèi)星，波爾科懷疑它的直徑不會(huì)超過3英里（5公里）左右。她強(qiáng)調(diào)說，因?yàn)闆]有人看到過，這個(gè)大小是根據(jù)缺口的大小（僅22英里（35公里）寬）以及所涉及的動(dòng)力學(xué)分析所產(chǎn)生的一個(gè)猜測(cè)。

"看到這個(gè)衛(wèi)星的跡象令人振奮，"她說。"我們將在未來(lái)的觀測(cè)中密切關(guān)注它。"

另一組觀測(cè)結(jié)果幫助科學(xué)家們更好地了解了星環(huán)中顆粒的大小，還顯示出星環(huán)有鮮明的分界點(diǎn)，中間有刺眼的空隙。這個(gè)有史以來(lái)獲得的土星環(huán)的最詳細(xì)的視圖是通過觀察來(lái)自遙遠(yuǎn)的恒星的光在穿過土星環(huán)時(shí)的閃爍而得到的。

科羅拉多大學(xué)博爾德分校的約書亞-科威爾說，顆粒在單獨(dú)的環(huán)狀物中非常緊密地組合在一起。有時(shí)，星光在130英尺（40米）長(zhǎng)的范圍內(nèi)被完全阻擋?；蛘咴谄渌胤?，星光直接照射過來(lái)。"我們看到星環(huán)從完全透明變化到完全不透明，"科威爾說。

未來(lái)的觀測(cè)可能會(huì)揭示出這些結(jié)構(gòu)是固體團(tuán)塊：基本上是冰冷的小衛(wèi)星，或者是沒有粘在一起的蓬松的顆粒團(tuán)塊。

更有說服力的是，在距離小環(huán)的邊緣僅160英尺（50米）的地方，物質(zhì)的數(shù)量就會(huì)下降到零。

科爾韋爾在一次電話采訪中說："我沒有預(yù)料到會(huì)有這么尖銳的過渡。

他說，很可能是附近的一顆小衛(wèi)星的引力加上環(huán)形粒子之間的碰撞，將粒子限制在一個(gè)環(huán)形顆粒中。

高分辨率的觀測(cè)還顯示了星環(huán)中由衛(wèi)星和星環(huán)顆粒之間的引力相互作用引起的30多個(gè)密度波。以前也曾在星環(huán)中發(fā)現(xiàn)過密度波，但不是以這種分辨率。

"在星環(huán)中形成一個(gè)波浪，看起來(lái)像池塘中的漣漪，"科威爾說。"這些波峰和波谷的形狀有助于科學(xué)家了解環(huán)狀粒子是像高爾夫球那樣堅(jiān)硬而有彈性的，還是像雪球那樣柔軟而不那么有彈性的。"

持續(xù)的碰撞

另一組新的觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，土星周圍有一個(gè)巨大的氧原子云。

科學(xué)家們認(rèn)為，當(dāng)環(huán)形系統(tǒng)內(nèi)的小衛(wèi)星發(fā)生碰撞、破碎并釋放出冰粒子時(shí)，就會(huì)形成云狀物?？屏_拉多大學(xué)的拉里-埃斯波西托（Larry Esposito）說，他負(fù)責(zé)卡西尼號(hào)紫外線成像光譜儀的操作，他說，這顆巨行星周圍的輻射帶沐浴著冰粒子，從而釋放出氧氣。

這一發(fā)現(xiàn)可能解釋了今年早些時(shí)候的觀察結(jié)果，即環(huán)狀顆粒被垃圾所覆蓋，而且垃圾的數(shù)量在不同的位置有所不同。

埃斯波西托說："我們看到的波動(dòng)可能是最近環(huán)內(nèi)小衛(wèi)星的破壞以及環(huán)內(nèi)的波浪作用，波浪作用將新鮮物質(zhì)甩到環(huán)內(nèi)顆粒的表面上。"這表明，星環(huán)中的物質(zhì)是不斷地從星環(huán)到衛(wèi)星再到星環(huán)。

波爾科說，對(duì)土星環(huán)和衛(wèi)星的研究可能以一種意想不到的方式得到回報(bào)。

也就是說，有一個(gè)系統(tǒng)是類似于恒星在形成之后留下的圍繞恒星運(yùn)行的顆粒圓盤，而行星就是從這個(gè)圓盤中形成的。確定土星的衛(wèi)星和小衛(wèi)星是如何發(fā)展、碰撞，以及有時(shí)如何以奇特的軌道結(jié)束的，可以啟發(fā)我們思考行星系統(tǒng)是如何形成的。

卡西尼號(hào)全貌

土星環(huán)是太陽(yáng)系中最廣闊的環(huán)狀系統(tǒng)。它們由無(wú)數(shù)的小顆粒組成，大小從微米到米不等，[1] 圍繞著土星運(yùn)行。這些環(huán)狀顆粒幾乎完全由冰構(gòu)成，還有微量的巖石物質(zhì)成分。對(duì)于它們的形成機(jī)制，目前還沒有共識(shí)。盡管理論模型表明，星環(huán)很可能是在太陽(yáng)系歷史的早期形成的，[2] 但來(lái)自卡西尼號(hào)的最新數(shù)據(jù)表明，它們的形成時(shí)間相對(duì)較晚。

雖然土星環(huán)的反射增加了土星的亮度，但從地球上用非輔助視力是看不到它們的。1610年，也就是伽利略將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向天空的第二年，盡管他看得不夠清楚也無(wú)法辨別它們的真實(shí)性質(zhì)，但是他還是成為第一個(gè)觀察到土星環(huán)的人，。1655年，克里斯蒂安-惠更斯（Christiaan Huygens）是第一個(gè)將它們描述為圍繞土星的圓盤的人。[4]皮埃爾-西蒙-拉普拉斯提出土星環(huán)是由一系列小環(huán)組成的，盡管真正的空隙很少。將土星環(huán)看作一個(gè)環(huán)狀圓盤，在密度和亮度上有同心的局部最大值和最小值，是比較正確的理論。[2] 在土星環(huán)內(nèi)部的團(tuán)塊上，有很多空隙。

星環(huán)內(nèi)有許多空隙，在這些空隙內(nèi)，粒子的密度急劇下降：其中兩個(gè)空隙是因?yàn)橛幸阎l(wèi)星嵌入其中，然而還有許多空隙在已知的與土星的衛(wèi)星發(fā)生不穩(wěn)定軌道共振的位置，這些其他的空隙仍未得到解釋。另一方面，穩(wěn)定的共振是幾個(gè)星環(huán)的長(zhǎng)壽的原因，如泰坦環(huán)和G環(huán)。

在主環(huán)之外是土衛(wèi)九環(huán)，據(jù)推測(cè)它來(lái)自于土衛(wèi)九，因此與土衛(wèi)九共享逆行的軌道運(yùn)動(dòng)。它與土星的軌道平面對(duì)齊。土星的軸向傾斜度為27度，所以這個(gè)環(huán)與在土星赤道上方的環(huán)傾斜了27度的角度。

BY: Robert Roy Britt

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參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學(xué)名詞

3.原文來(lái)自：https://www.space.com/535-hints-unseen-moons-saturn-rings.html

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