对土星环进行探测，是“卡西尼”号探测器的任务之一。
【菜科解读】
夜幕降临时，透过望远镜，你会看到一颗特别的天体，看上去像是一顶纹饰精巧的“草帽”，它便是土星，美丽的“帽沿”便是大名鼎鼎的土星环。
土星环是怎么构成的？光环内物质有着怎样的精密特征？一向以来，无论是天文爱好者，还是专业的天文学家，都渴望能更多地揭开土星环的面纱。
对土星环进行探测，是“卡西尼”号探测器的使命之一。
通过剖析“卡西尼”号使命结束前传回的数据，科学家团队对土星环有了新的认识，一起也产生了一些新的疑问。
相关论文日前发表在《科学》杂志上。
诞生是个谜 土星环是个“年青人”
长久以来，围绕土星环的构成有多种假说。
其间一种以为，土星诞生之初或许就带着光环，这意味着土星环或许有着数十亿年的历史。
了解土星环的质量是解锁其年龄秘密的重要一环。
此前，科学家现已弄清楚了土星环的质量与其年龄之间的联系：质量越低，环越年青。
燃料耗尽前，“卡西尼”号在土星和土星环之间进行了22次俯冲，以进入土星的重力场。
在那里，它可以感受到土星和环的引力。
一旦科学家知道引力对“卡西尼”号的影响有多大，他们就能确认土星以及环的质量。
通过剖析“卡西尼”号传回的数据，科学家对土星环的质量有了新的认知。
多年来，科学家一向倾向于相信土星主环B环的质量很大，乃至大过土卫一。
然而，“卡西尼”号的无线电科学团队丈量得到的主环B环仅仅土卫一质量的0.4倍。
“这么小的质量，不或许是跟土星一同构成的。
”中科院国家天文台研讨员平劲松介绍，此外，“卡西尼”号带着的宇宙尘埃剖析器取得的数据，相同支撑土星环的年龄约在1.5亿—3亿年之间，或是愈加年青这一定论。
已然不是和土星一起构成的，那土星环是怎么诞生的？科学家推测，或许是一颗彗星或是小行星撞上了土星的一颗卫星，产生的碎屑留在轨道上，被持续撕裂，造就了土星环。
如果这种假说建立，那么这颗“粉身碎骨”的天体有多大？平劲松介绍，据测算，它的质量和月球差不多巨细。
土星环的年龄比此前设想的要年青得多，是“卡西尼”号带来的惊人发现之一。
平劲松以为，现有的发现改写了土星环演化起源的历史，这一构成机制或许不只适用于土星环，关于其他行星环的构成来说也或许是建立的。
土星环的“三面像” 不同结构有独特成因
亮堂又宽广的土星环，延伸到土星以外辽阔的宇宙空间。
从远处看，它是一个柔和、整体的光环。
可是，根据探测器近间隔拍回的相片显示，这个环并非整体，而是由许多小环组成。
首要的土星环，宽度从48公里到30.2万公里不等。
间隔土星从近到远的土星环分别按被发现的顺序命名为D、C、B、A、F、G和E环。
其间，B环最宽、最亮，质量也最大。
在最后一次观测土星环时，“卡西尼”号发现了从块状到稻草状的各种纹路和图画。
它所拍摄的星环特写相片展示了星环内部三种天壤之别的结构——团块结构、滑润结构和条纹结构。
星环内部不同的纹路和结构怎么构成的？平劲松逐个进行了剖析。
当一个小天体撞上土星卫星后，从动力学进程剖析，碰击后的碎片会逐渐从大块往小块改变。
在这个进程中，碎片逐渐均匀分布的或许性较高。
土星环中比较平坦光滑的部分，或许便是在这样一个进程中构成的。
碎片运动进程，会受到其他卫星的效果。
并不是所有的区域都存在安稳的轨道，在一些属于共振的区域，会呈现不安稳的情况。
碎片停留在不安稳的区域，或许会被拽走。
密度高的地方相对安稳，密度低的地方就不太安稳，这样会构成条纹状的结构。
还有一些从头汇聚出来的、尺寸比较大的土星卫星，它的轨道和光环是在一个平面上。
它对光环的影响，就像一艘快艇冲到河里的效果一样。
光环在被冲击的进程中，一些地方的边际就不那么均匀了，菜叶说说，从而构成团块的现象。
“这是三种比较或许的状态，当然，在土星环的构成进程中，也还有其他的因素在起效果。
”平劲松说道。
天然的实验室 供给研讨行星构成的头绪
事实上，令科学家着迷的，不只仅是土星环自身。
土星环内部物质彼此效果的进程，与恒星周围原行星盘内的行星构成进程极为类似。
“因而，土星环可视作是一个天然的实验室，为科学家进一步了解行星的构成进程供给许多头绪。
”平劲松说道。
#p#分页标题#e#众所周知，恒星在由气体和尘埃组成的巨球（原星系盘）中心构成， 剩下的物质渐渐凝集为类似土星环的圆盘，行星则在这个圆盘中逐渐集合而成。
如今的太阳系，现已很难找到构成之初的直接头绪了。
但借助对土星环的研讨，或许能部分复原当时的情形。
如果说，前期岩石类的行星在宇宙中磕碰集合构成还是一个假说的话。
那么，土星环里的小卫星，与环内很多存在的多冰颗粒发作交互效果，则供给了实实在在的比方。
“起初，小天体碰击土星卫星时，它被分解成无数个小碎块。
其间一些在环内运行时，彼此聚拢堆积成密度不太大、体积稍微大一点的天体，成为了土星的卫星。
这和前期岩石类行星构成的进程非常类似。
”平劲松说道。
他以为在行星构成演化的进程中，碰击和汇聚是平行的两个重要方法。
磕碰让物质从头分布，汇聚让体积逐渐变大，终究构成现在所看到的情形。
在39亿年前，乃至更早的时期，估计发作概率更高的是一边磕碰一边汇聚的情形。
跟着研讨的深入，土星环的面纱被逐渐揭开。
但关于土星环仍然还有不少待解的谜团。
比方，土星环的内环和高层大气现已很接近了，那么它和高层大气之间存在什么样的物质交换效果机制？按照现在的动力学进程，土星环会存在多久？土星环里大一点的冰块是否会再次瓦解？想要回答这些问题，还有待进一步的科学研讨。
土卫六有大气层有海洋还下雨，若移到宜居带中，会成为宜居星球吗
不过科幻电影《流浪地球》中假设数百年后人类给地球装上了行星发动机，依靠它的强大推力将地球推离了太阳系，或许未来的人类可以利用这种技术改造太阳系，那么这样把土卫六推离轨道可以实现吗？土卫六这星球的质量虽然跟地球差很远，但它有着比地球更为浓厚的大气层，大气压是地球的1.5倍，在上面安装行星发动机的话，将会把它上面的空气吹跑一大部分，所以这个方法也不是很理想，除非将发动机建造得高达上百公里，而如此高的发动机又是难以想象的，其底部承受的压力非常巨大，金属也可能被压得融化掉，所以《流浪地球》中的方法对土卫六而言并不适用实际上对地球也不实用。
那么有什么办法可以移动土卫六吗？其实办法也不是没有，太阳系中有很多没有大气层的卫星和矮行星，在这样的星球上安装行星发动机，将其加速后从斜后方撞击正在前进中的土卫六，将其加速并推离土星引力，也有可能使它脱离土星轨道，但是这样的话却会大大破坏土卫六表面的现有环境，也不是很理想。
其实我们也不必这样讨论将土卫六移动到太阳系的宜居带，因为土卫六来到太阳的宜居带也不会变成宜居的生命星球，因为虽然土卫六有着浓厚的大气层，表面可能有甲烷等形成的海洋，但是它来到宜居带中，这一切都会发生变化。
首先，土卫六本身并没有磁场，他之所以会有浓厚的大气场，是因为土星的磁场在保护它，它的运行轨道大部分都位于土星的磁场范围中，而且土星本身就是一个气态星球，土卫六围绕土星运行，可以大量吸收土星的散逸气体，所以土卫六才会成为拥有浓厚大气层的卫星。
如果它来到太阳系的宜居带中，它就失去了土星磁场的保护，其大气层就会在高速的太阳风吹拂之下越来越少，最终很可能会成为一个没有大气层的星球。
在太阳系宜居带中，土卫六表面的温度要比在土星附近高得多，即便它像地球和火星这样处于自转状态，它的赤道附近温度也会有二三十摄氏度的高温，这样的话，它表面的甲烷等海洋也将会很快挥发掉。
那么在这之后，土卫六会变成一个火星那样的沙漠星球吗？还不会！因为土卫六还是一颗富水星球，它来到宜居带中之后，水冰会融化成水，而表面的大气层被吹拂掉之后，这些水和水冰都会变成水蒸气继续挥发，并从土卫六上逃逸出来，当这些水都逃逸掉之后，土卫六的质量将会小很多，因为土卫六上面含有大量的水，比我们地球上的水还要多很多。
所以这样一来，土卫6还是会成为一个干旱的沙漠星球，本身质量也会缩小很多，因为它的大气层，表面的甲烷液体海洋和水等都会消失，不过这个消失的过程会很漫长。
卡西尼探测器六大发现：土卫二地下海洋潜在生命
1997年10月15日，美国宇航局“卡西尼”探测器发射升空，开始土星探索之旅。
新浪科技讯 北京... 这是卡西尼探测器拍摄最壮观的一张土星图像，拍摄时间是2016年，清晰地呈现土星北极、土星环和土星阴影。
1997年10月15日，美国宇航局“卡西尼”探测器发射升空，开始土星探索之旅。
新浪科技讯 北京时间9月15日消息，据国外媒体报道，当科学家伽利略第一次使用最早期放大设备观测天空时，观测到土星是一颗神秘天体，有诸多谜团亟待揭晓。
多年以来，伴随着太空勘测设备的不断升级，土星变得更加神秘，它存在土星环，并且土星环之间存在间隙，以及不同体积大小的卫星和其它有趣的属性，存在带状结构，短暂风暴等。
近年来，“航行者号”等探测器多次飞越土星，揭晓了土星系统的许多谜团和古怪问题。
1997年10月15日，美国宇航局“卡西尼”探测器发射升空，开始土星探索之旅，随后拍摄到大量土星环和奇特光谱图像，以及拍摄到土星的卫星。
卡西尼探测器还装配了一个登陆器——“惠更斯”探测器，它降落至土星最大卫星土卫六表面，它装备放射性同位素发生器，并拥有独立携载的核衰变电源，可持续使用几十年时间。
2004年，经过7年的太阳系旅行，卡西尼探测器抵达土星轨道，之后立即开始采集数据，并在2008年完成为期4年的主要任务。
该探测器发现了土星环、土星风暴和表面漩涡结构，除了发现更多的卫星，还探测到各种各样的分子，惠更斯探测器甚至在土卫六表面发现液态流动甲烷。
以下是卡西尼探测器勘测获得的6项重大发现： 图中是土星北极，是2013年拍摄的真实色彩图像。
科学家吃惊地发现，在过去几年时间里，北极风暴从蓝色缓慢地变成了黄色。
土星拥有一个六边形风暴，持续肆虐土星北极地区。
1、土星极地六边形飓风。
虽然土星极地飓风最初是由“航行者号”探测器发现的，但直到卡西尼探测器拍摄发现时，人们才意识到其惊人的事实：土星拥有一个六边形风暴，持续肆虐土星北极地区。
快速旋转大气层和流体动力学促使土星极地出现独特的六边形风暴，这是第一次在气态行星上发现这样的风暴。
该风暴直径达到32000公里以上，出现在纬度78o，并向下延伸大约100公里。
与其它行星大气层特征不同，土星极地风暴并不随时间而出现纬度变化，风暴轮廓周围存在向东移动的气流，时速达到360公里，结合低纬度气流，在计算机模拟图像中呈现奇特的六边形。
也许最引人注目的是，土星北极涡旋非常像“飓风眼”，卡西尼探测器在下降的过程中探测到该六边形风暴存在一个缺口。
土星极地风暴直径大约2000公里，在卡西尼探测器持续观测的13年时间里，它一直存在。
最引人注目的是，在过去几年，这个神秘漩涡开始变色。
科学家约翰·布莱洛克（John Blalock）指出，2012-2016年观测时，六边形风暴可能稍亮一些，但是其内部，特别其中心圆环区域更明亮。
这种变亮现象与顶部大气层增多光化学雾霾相符。
这是为什么呢？实际上这与太阳自身有关，土星北极倾斜偏离太阳，直到2015年才逐渐接近太阳。
2016年，土星极地六边形颜色出现了变化，就像直接接受阳光照射。
在环绕太阳的29年的轨道周期中，卡西尼探测器不可能很快观测到这种变化，这仅是由于该任务持续了很长时间，我们才发现这一点！ 像所有存在大气层的行星，土星具有其独特气候，包括较大和较小的风暴。
2、太阳系迄今最大风暴。
像所有存在大气层的行星，土星具有其独特气候，包括较大和较小的风暴。
虽然卡西尼任务能够发现土星的一些奇特现象，例如：持续较长时间的极地六边形风暴和南半球“龙风暴”。
最壮观的风暴出现在2011年，土星北半球出现的超级风暴环绕整个行星，持续了大约200多天。
近距离拍摄显示，该风暴在土星表面以时速100公里的速度快速移动。
虽然这一等级风暴每20-30年出现一次，最大、持续时间最长的风暴出现在1876年。
今年4月，我们发现这些风暴被土星大气层低层水蒸汽所抑制，不仅是氢和氦，还有甲烷。
潮湿水蒸汽在土星外逸层形成与土星内部相隔离的绝缘层。
最终，土星外逸层温度降低导致其下沉，从而使内部潮湿层和风暴再次出现。
预计下一次土星重大风暴将出现在本世纪30年代，它将最终告诉我们土星包含多少水资源。
#p#分页标题#e# 土星环存在一些小型卫星，以及涟漪和“浮雕”结构。
3、土星环固有的涟漪和“浮雕”结构。
土星在许多方面是令科学家关注的，在我们已知的所有行星中，土星是密度最低的行星，也是唯一具有明显可见环状结构的行星。
它是由类似冰和灰尘的物质构成，环状结构并非固体，而是彼此穿越的粒子构成，它暂时粘聚在一起，被潮汐引力撕裂。
雪球和微行星合并在一起，仅被土星和它附近行星产生的潮汐引力分离。
这个环状系统自身厚度仅10-1000米，可能和土星一样古老。
当从侧立角度观察土星环，由于土星环和太阳之间的角度，冰晶中的微小瑕疵在土星环上投入较长的阴影。
土星主环在赤道上空延伸7000-80000公里，大于土星半径。
其99.9%成分是水冰，土星环存在数千个微小的间隙。
目前土星环比远古时期更厚，变化性更强。
曾经的岩石物质合并在卫星中，但是这个水环存在时间和太阳系一样久远。
虽然土星环具有较高反射性，主要是由水冰物质构成，但在光学和射电范围的反射率存在较大差异性，后者允许成像比前者更清晰。
在土卫八轨道外侧存在一颗卫星——土卫九，它看上去与环绕土星的其它卫星完全不同，土卫九与土星其它卫星的成分并不相同，而且它环绕土星的方向与其它卫星相反。
4、神秘双色土卫八谜团已揭晓。
土卫八是土星系统中发现的第二颗卫星，它可能是最神秘的卫星。
这颗卫星不仅存在一个赤道脊和一个较大的轨道倾角，而且它的一半像冰一样反射光线，而另一半的80%处于黑暗之中。
是什么原因导致土卫八成为神秘的“双色卫星”呢？不是它轨道的倾斜度所导致的，事实上它是距离土星最远的大型卫星，还有另外一颗独特卫星距离土星更遥远。
在土卫八轨道外侧存在一颗卫星——土卫九，它看上去与环绕土星的其它卫星完全不同，土卫九与土星其它卫星的成分并不相同，而且它环绕土星的方向与其它卫星相反。
土卫九是顺时针环绕土星运行，这怎么可能呢？这是因为土卫九可能并非源自土星，而是被柯伊伯带捕获的一颗天体。
此外，土卫九在太阳系中拥有最大、最奇特的环状结构。
只有在2004年使用斯皮策红外太空望远镜观测时，才呈现土卫九环是一种源自土卫九的分散残骸环，并且颜色非常黑。
它的密度也非常惊人：每立方千米大约有7个灰尘大小的颗粒。
当然，由于这些碎片与其它所有卫星都是相反方向，土星最外层卫星可能与其碰撞，将卫星的主侧面暴露在黑暗碎片中。
土卫八的轨道位置很容易与土卫九残骸环相撞。
由于土卫八与土星保持潮汐引力锁定，意味着伴随其穿过轨道，相同的一侧始终朝向土星，土卫八前侧积聚了这种黑色物质，而后侧却没有。
这些黑色物质在土卫八一侧积聚，菜叶说说，比浅色材料的温度更高，这将导致表面冰直接升华。
在气相中，蒸汽拥有大量的动能，虽然不足以逃脱土卫八的引力束缚，但能迁移至光面一侧，在那里保持稳定状态。
从而造成了土卫八具有独特的双色结构，卡西尼探测器的光谱分析对于揭晓这一谜团具有重要意义。
图中是土星、土卫二、土卫八和土卫九。
水、热量和有机分子都存在于土卫二表面，使这颗星球成为太阳系最有可能适宜生命的地外星球之一。
5、土卫二地下海洋潜在生命。
卡西尼探测器拍摄图像显示，土卫二表面明亮光滑，事实上，它是太阳系内反射率最高的卫星。
但是表面光滑会出现裂纹，这些裂纹是冰表面的弱点。
土卫二位于土星E环中心右侧，它的存在并非巧合，而是由于土星环所形成的。
土卫二表面之下的冰物质被压缩和加热，形成了一个液态盐水亚表面海洋。
然后这些水脱离土卫二的引力束缚喷射出来，其中多数水物质形成E环。
水、热量和有机分子都存在于土卫二表面，使这颗星球成为太阳系最有可能适宜生命的地外星球之一。
目前土卫二被证实存在水，而来自土星的潮汐引力提供了必要热量。
根据太阳系其它天体的观察，土卫二可能也含有生命的原料。
以上三种迹象表明，土卫二巨大的地下海洋中可能存在着氨基酸。
土卫二表面的间歇泉可能成为寻找外星生命存在的理想目标，一艘宇宙飞船穿过间歇泉喷射羽流，能够收集喷射物质样本，很可能找到人类一直希望存在的有机物质。
因为土卫二是我们猜测最有可能潜在地外生命形式的星球，毕竟这颗星球存在孕育生命的所有元素，其重要性不容忽视。
#p#分页标题#e# 卡西尼探测器拍摄到地球和月球处于土星阴影之中。
6、“重新认识”地球。
当卡西尼探测器在太阳系旅行时，航行者号探测器首次拍摄到着名的“淡蓝色圆点”的图像，这张照片是在土星阴影之下，虽然土星环和大气层都被照亮，但能清晰看到一颗淡蓝色圆点状星球，这就是我们的地球，在淡蓝色圆点右侧是月球。
经过20年有探索历程，卡西尼探测器获得了许多重大发现，我们认为卡西尼探测器不仅对太阳系土星系统进行了深入勘测，还有助于我们更深入地观察地球。
9月15日，卡西尼探测器将最后一次进入土星大气层，也将标志着它将终结探索旅程。
卡西尼探测器将见证我们已经走了多远，以及我们是如何实现的，未来我们的探索之旅还很遥远，接下来将需要我们的共同努力。
（叶倾城）
