【菜科解读】

在远离太阳的寒冷地带，有一颗行星因为其璀璨及独特的行星环而闻名于太阳系，它就是土星。

这颗行星在经过了数亿万年的转变后，成为了如今我们看到的模样。

很难想象，最初的土星只是由岩石和水组成的小世界。

与其他的类地行星一样，通过不断的碰撞、融合、聚集和成长。

不同的是，土星形成于太阳系外缘，在那里水只能以固态的形式存在。

数以亿计的冰晶颗粒为土星提供材料，使其体积越来越大。

然而随着时间的推移，大量太阳形成时留下的氢气和氦气，在土星引力的作用下开始包裹土星表面。

太阳、地球、土星模拟图

由于这两种气体的质量太轻，导致了太阳系内层体积较小的行星无法束缚住它们。

但是土星巨大的质量足以让它们聚拢过来。

就这样，数以万亿吨的氢气和氦气构成了土星的大气层。

同时因为气体质量产生的压力，使岩石和冰的温度急剧上升。

当土星形成时，其表面的压力达到了地球大气压力的1000万倍。

土星从一颗寒冷的岩石行星变成了完全另类的行星，也就是气态行星。

土星模拟影像

土星的体积变得无比巨大，当时的大小完全可以容纳下大约5000个地球。

要想进一步的了解土星，我们需要近距离地观察它。

旅行者号在飞过土星轨道的时，向地球传回信息，明确表示土星上层的大气层几乎完全由氢气和氦气构成。

同时还在云层中发现了一个4倍于地球体积的六边形结构。

这说明土星的大气层远比我们想象中更具有活力。

土星模拟影像

地球上大部分天气的驱动来自于太阳，阳光照热地表，海洋使空气流动起来，从而产生了不同的天气。

但土星在光照强度只有地球1%的情况下，大气层同样安然存在40多亿年。

这无疑意味着驱动土星天气的是其他因素。

通过对土星云顶及其巨大风暴系统进行研究，我们对土星大气层下的奇异世界作出了大胆推测：

大量的水汽云在上层大气之下叠涌堆积，威力比地球强一万倍的闪电将甲烷气体变成大片的烟灰云。

越往下压力就越大，这些炭灰可能在下降的过程中就变成了钻石雨。

即便坚固如钻石，不过最终它们也会被土星的压力击败从而液化。

当高度下降到土星表面4万公里以下，我们就能发现土星的能量来源了。

这里的压力非常高，气体的表现就像液态金属，融化的氦气如雨一般的在氢气中下落并释放出惊人的热量。

正是这种珍贵的热源始终为土星的天气提供动力。

土星模拟影像

土星的命运自诞生之初的几亿年里跌宕起伏，在随后的几十亿年来趋于平静。

随着时间的推移，土星的质量不断的积累。

土星的一个新的标志性特征出现了。

土星闻名于太阳系的原因之一就是因为它有着一个璀璨美丽的土星环，但太阳系中并非完全真空，而是遍布尘埃。

如果土星环在土星周围已经存在数十亿年，那它一定会被尘埃所遮蔽变得暗沉。

可为什么土星环能够闪耀至今呢？问题的答案随着一次大胆且成功的太阳系外层飞行计划得到揭晓。

与旅行者号短暂的停留不同，卡西尼号探测器只在近距离进入土星轨道，对土星进行了长达数年的近距离探索。

也正是因为卡西尼号，首次对土星环进行实际采样。

我们才发现，土星环是一个相当年轻的存在。

它比土星年轻了将近45亿岁。

卡西尼号所提供的证据表示，许多土星的冰质卫星的构成与土星环完全相同。

这似乎表示着土星环和土星的卫星有着千丝万缕的联系。

而在土星已经发现的62颗大卫星和无数小卫星中，我们发现这其中一颗卫星消失了。

卡西尼号探测器

如今的主流推论认为，大约在恐龙统治地球的时代，一颗直径400公里几乎完全由冰构成的卫星靠近了土星大气层。

甚至进入了土星的洛希极限。

土星巨大的潮汐引力作用于这颗跨越安全线的卫星，并使它开始分裂。

多达1.5亿吨的冰体在土星周围的轨道上支离破碎。

由于移动速度过快，碎冰几天内扩散开来，形成了这个平均厚度只有10米的大圆环。

标志性的土星环由此诞生。

在土星环内部，一些月球大小的冰块开始利用引力清理出开阔的间隙带，并开始汇聚成新的卫星。

土星模拟影像

卡西尼号探测器的探险之旅不断的邂逅着奇迹，它在为我们解答土星起源及其演化的过程同时，还为我们太阳系及其以外世界存在着非地球生命的课题提供了新的可能性。

位于土星环外缘的土卫二距离太阳10亿公里，当卡西尼号靠近它时，人们立即发现了这颗小卫星的不同之处。

巨大的水蒸气和冰体以每秒钟200公斤的量从卫星表面喷发出来。

但这些物质并没有在散逸到太空，而是在填补土星外环。

当研究人员操纵着卡西尼号接触到这些羽流的时候，发现这些羽流中的冰其实是冻结的海水冰晶。

这意味着距离太阳极其遥远的一颗小卫星表面下，藏匿着一个液态海洋。

土卫二

如此寒冷的太空深处，是什么能量让水保持着液态不冻结呢？其实土卫二以椭圆轨道绕土星运行，这意味着土星对土卫二施加的引力大小是不断变化的。

这种轨道的形成和另一颗比较大的卫星土卫四有着很大的关系。

持续变化的引力拉伸和挤压着土卫二的内部。

加热融化它的冰质内核，最终形成了太阳系最远端的液态水喷泉。

土卫四

卡西尼探测器对水冰羽流进一步详细分析后，我们发现了只存在于地球深海热泉喷口的复杂有机化合物和硅微粒。

所有人都为之振奋，虽然在遥远的太阳系边缘，只可能存在着最简单的原始生命。

但在土卫二上存在生命的预期，再一次向我们表明人类并不孤单。

2017年9月15日，卡西尼号探测器长眠于伴随它13年的土星之上，它的使命走向了终结。

但是我们相信我们与土星的故事才刚刚开始。