長期以來，人們都知道土星巨大的土星環及其冰冷的衛星土衛二透過富含能量的等離子體波或電離氣體與這顆氣體巨行星的磁場相互作用。現在，研究人員首次探測到這顆氣體巨行星向其土星環和衛星發回類似的訊號，從而閉合了磁環。這些新的觀測是在美國國家航空航天局卡西尼任務的最後幾天進行的，當時該航天器在行星土星環內翩翩起舞，最終與這顆行星進行了火熱的會合。
土星環和土衛二衛星中存在的電流會產生等離子體波。儘管土星環和衛星使用略有不同的方法來產生這些電流，但結果是相同的：藉助這顆行星的磁場，與土星建立了帶電連線。“土衛二就像一個小發電機，向土星施加電流，而云霧籠罩的行星則提供自己的電流返回，從本質上形成一個電路，”卡西尼號無線電和等離子體波科學儀器團隊成員，以及六月份發表在地球物理研究快報上兩項研究的主要作者阿里·蘇萊曼說。
科學家們將等離子體波稱為“極光嘶聲”，因為“你可以將這些頻率轉換成音訊訊號，當你回放時，它聽起來像嘶嘶聲。”這個過程類似於無線電如何將電磁波轉換成音樂。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
這正是美國國家航空航天局所做的，將 16 分鐘的錄音壓縮到 28.5 秒，您可以在此處收聽
但是，“極光嘶聲”這個術語在某種程度上是一種用詞不當。它最初用於描述在地球極光附近觀察到的一個過程，但事實證明，這兩種現象實際上並沒有關聯。等離子體波在太空真空中也不會發出聲音。即使土星的上層大氣也太稀薄，無法讓波產生噪音。
在土衛二上，從其南極噴出的間歇泉產生電荷。當水流出太空時，中性粒子被太陽電離。這些粒子沿著衛星的磁力線流向土星。當它們撞擊這顆環狀巨行星的大氣層時，它們可以像北極光一樣發光，形成所謂的極光足跡。與此同時，土星將其自身大氣層中的帶電粒子送回衛星。
一個略有不同的過程在土星環中產生電流。土星環中的中性粒子在重力影響下旋轉，而帶電粒子則對行星的磁場做出反應而運動。兩種粒子之間速度的差異產生了一個電流，該電流沿著磁力線流向土星。與土衛二一樣，這顆行星透過送回自身的帶電粒子來完成電路。
土星環從四面八方向土星轟擊等離子體波，而土衛二與這顆行星只有狹窄的磁連線。兩組等離子體波都連續地流向土星並返回。在任務的最後幾天，該航天器擦過了這束細等離子體波束的邊緣。
土星電磁連線的新發現並不完全令人震驚。“這是第一個確定的觀測結果，但這並不令人意外，”歐洲航天局研究行星磁層的研究員賈菲斯·耶茨說，他沒有參與這項研究。
在繞土星執行的 13 年中，卡西尼號觀測到了衛星和土星環產生的等離子體波帶。它還觀測到了幾顆衛星的極光足跡。只有在大結局的最後幾天，就在它故意死亡俯衝進入行星之前，航天器才能夠探測到土星粒子向外湧出。在最後幾個軌道中，卡西尼號在行星及其土星環之間的空間中進進出出，使科學家們得以首次瞥見土星的粒子流。“這是第一次，因為大結局的軌道非常靠近土星，我們才能夠看到來自土星的訊號，”蘇萊曼說。
新的發現可能並不令人意外，但它確實揭示了關於土星環境的一些資訊。“它證實了土星系統可以說是太陽系中最多樣化和最具活力的系統，”蘇萊曼說。“它與其環境發生了所有這些相互作用。”