卡西尼号看到土星粗糙翻滚的环

卡西尼号拍摄的这幅土星系统的镶嵌图，闪耀着微小尘埃颗粒发出的散射光。在这种不同寻常的几何形状中，太阳被行星遮住了。

土星环是太阳系中最复杂的行星装饰，但也是点缀着未知红色物质和一些复杂动力的宇宙宝石。

卡西尼号探测器自2004年6月抵达气态巨行星土星以来，一直在研究它。在那段时间里，卡西尼号不仅研究了土星令人敬畏的光环，还研究了它的大气层、卫星和周围的磁屏蔽。

任务科学家在3月19日出版的《科学》杂志上的两篇论文中详细介绍了卡西尼号在六年的土星近距离观测中的发现，以及该行星的许多谜团。

土星的红环

从地球上看，土星环看起来像一个平坦、稳定、原始的光环，但卡西尼号的观测表明，情况并非如此。

卡西尼号的环和尘埃跨学科科学家杰夫·库齐（Jeff Cuzzi）说，有了卡西尼号，这些环“从一个非常漂亮的纸板剪纸’变成了一个真正的3D结构”。

卡西尼号揭示的光环的一个方面是它们的颜色和成分。科学家们早就知道环中大约90%的物质是水冰，但直到卡西尼号，“我想，人们真的没有那么欣赏它们的颜色，”库齐告诉太空网。

水冰当然是白色的，但当卡西尼号看到土星环时，它是红色的，这是由一些未知的污染物引起的。科学家们最初认为，红色可能来自太阳系外的一些结冰物体，这些物体可能转向土星，并被这颗气态巨星的引力撕裂。但Cuzzi说，红色的特征与潜在来源不匹配。

Cuzzi说，这种红色物质的特征与土星卫星的红色特征相似，“但仍然更红”。科学家们现在提出的解释包括铁锈或与水冰混合的小有机分子。

粗糙和翻滚环

卡西尼号还透露，土星环是一个崎岖不平的地方，神秘的火箭物体、卫星的引力和它们自身的内部动力学对它们的结构造成了扰动。

Cuzzi说，“也许最引人注目”的扰动是发生在F环中的扰动，F环是一个位于主环之外的窄链系统。

Cuzzi说，卡西尼号发现千米大小的物体“在F环上来回反弹”。卡西尼号最初只是微弱地探测到其中一个物体，但当它再次看到环外的物体时，它有一条长长的彗星状尾巴。下一次看到它是在环内，在整个东西完全消失之前，尾巴变得更长，可能是因为碎片很难与环的背景区分开来。

科学家们注意到，该物体在F环中产生了一个“尖峰”，并能够看到数十个以上的这些特征，这表明“一定有几十个或数百个这样的东西在做同样的事情，在环中来回飞行”。但这些物体究竟是什么，以及它们是如何被如此猛烈地抛来抛去的，仍然是个谜。

卡西尼号还发现了土星环与土星卫星相互作用的细节，以及由于土星环自身引力而在土星环中形成的团块。

更好地了解环的形成过程可以帮助行星科学家了解行星是如何形成的，因为土星周围的环系统已被证明与恒星周围形成的气体和尘埃盘非常相似，这些气体和尘埃被认为会产生行星。例如，土星周围的小卫星清除环之间的间隙，这一过程被认为与气态巨星清除行星状星云中的空间相同。

Cuzzi说：“所以，要有一个巨大的动力学实验室，也就是环的样子，我们就可以看到这些过程就在我们眼前发生。”

在水中游泳

卡西尼号还探测了土星的磁层——当太阳风与行星磁场相互作用时，行星周围形成的屏蔽层。

在卡西尼号执行任务之前，人们认为土星的磁层将由卫星泰坦释放的氮气主导。但航天器的观测表明，它主要由水组成，其中一部分来自土星卫星恩克拉多斯表面间歇泉喷出的水蒸气羽流。

密歇根大学安娜堡分校的卡西尼号科学家塔马斯·贡博西说：“大新闻是土星的太空环境正在水中游动。”

“卡西尼号发现，”恩克拉多斯每秒产生大约100公斤的水蒸气，”贡博西告诉太空网。（100公斤大约是200磅）。

卡西尼号还听取了土星上的闪电风暴，拍摄了其极光的第一部电影，并观察到了持续存在于土星两极的不寻常的六边形风暴，科学家们至今无法解释这些风暴。

探测器还发现了一个巨大的环，其大小是地球和月球之间距离的12.5倍，厚度是月球的6倍。

卡西尼号的任务已延长至2017年，这将是迄今为止飞船围绕这颗环形巨人飞行时间的两倍多。

Cuzzi和Gombosi都希望卡西尼号的进一步观测将有助于科学家们拼凑出关于土星的许多问题中的一些，其中许多问题是卡西尼号观测提出的。

特别令人兴奋的是，观看土星在另一个季节“土星年是30年”的进展，并观看土星环、行星本身和卫星上发生的变化。

Cuzzi说：“只要航天器保持健康，我们就有很多事情可以做，继续研究这个非常有趣的系统，并观察它的变化。”