本文發表於《大眾科學》的前部落格網路,反映了作者的觀點,不一定反映《大眾科學》的觀點
帕薩迪納——本週我在這裡參加行星科學部門的年度會議。儘管我很喜歡帕薩迪納,但與去年在波多黎各的會議地點相比,這裡還是遜色不少。撇開自然景觀不談:即使波多黎各的高速公路也比加利福尼亞的維護得更好。不過話又說回來,我們來這裡不是為了塵世的景色,而是為了天上的景色。
週二,我們聽到了關於土星環的一項奇怪發現的最新進展,這是我從波多黎各報道過的。去年,康奈爾大學的馬特·海德曼向與會者展示了土星環中一道綿延數萬公里的輕微波紋的照片。如此巨大而有規律的擾動意味著土星環一定發生了相當引人注目的事件。某種東西設法扭轉了整個環系統,或者這顆巨大的行星本身發生了震顫;無論哪種方式,土星環都與行星的赤道失去了對齊。這顆巨大的行星的引力拉扯著這種不平衡,並將其纏繞成螺旋狀的波紋。
根據目前圖案的間距,海德曼和他的同事估計,最初的擾動發生在 20 世紀 80 年代中期。由於無法解釋是什麼原因可能扭轉了整個環系統,他們認為土星本身出於某種未知且幾乎難以想象的原因而發生了震顫。
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現在,海德曼的同事之一,SETI 研究所的馬克·肖沃爾特宣佈,這種情況再次發生——這次發生在木星環上。事實上,不止一次,而是兩次。肖沃爾特使用伽利略號太空探測器在 1996 年 10 月和 2000 年 6 月拍攝的影像,在木星主環中發現了兩組重疊的波紋。一組波紋的間距為 600 公里,高度為 600 米,另一組波紋的間距為 2,000 公里,高度為 3 公里。第一組波紋似乎可以追溯到 1990 年初,第二組波紋可以追溯到 1994 年中期。(波紋在上面交替出現的影像對中可見——它們在中心平面上方和下方升起。)
這些日期敲響了響亮的警鐘。第二個日期是蘇梅克-列維 9 號彗星撞擊木星的時候,第一個日期是這顆彗星早些時候掠過這顆巨大行星的時候。這顆彗星在木星大氣層中留下了巨大的疤痕,但幾乎沒有觸動它。不過,它確實留下了一條細小的塵埃尾跡,陽光的輕微壓力隨後可能將這些塵埃推入了環中。“在 1994 年為期一週的時間裡,所有這些垃圾都擊中了環,”肖沃爾特說。塵埃雨會擾亂環,並使波紋運動起來。
如果在這種情況下不需要行星震顫,那麼也許土星的波紋也來自湧入的碎片雨。在隨後的談話中,同樣來自康奈爾大學的喬·伯恩斯描述了一顆直徑約一公里左右的彗星如何破碎並像雨點般落在環上。為了造成不平衡,碎片必須分佈不均勻;如果行星造成雨影,阻止碎片到達環的一部分,就會發生這種情況。伯恩斯估計,所需大小的物體平均每十年應撞擊木星環和土星環一次。
“我們所有人最初都有些懷疑,”伯恩斯說。但木星的發現以及解釋整個行星如何突然震顫變得越來越不可信,這使得天平傾向於流星雨。令人驚歎的是,土星環吸收了這些撞擊,卻仍然是太陽系的寶石。