土星简史,当卡西尼号坠落土星,人类的探索才刚刚开始

作者:小菜 更新时间:2024-08-01 点击数:
简介: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

【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。

土星简史,当卡西尼号坠落土星,人类的探索才刚刚开始

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。

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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。

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土星模拟影像

土星环的诞生

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

上海城市脉络介绍 上海城市发展简史

晋朝的上海是一个渔村,那时捕鱼的工具被称为“扈”(后改称“沪”)。

唐宋时期,上海已经发展成为繁荣的集镇和港口。

元十五年(1278年)设立松江府。

元二十九年(1292年),在松江府之下设置了上海县,这标志着上海建城的开始。

宋末元初的黄道婆从海南带来了纺织技术。

到明代中叶(16世纪),上海已经成为全国棉纺织手工业的中心。

明朝实行海禁,禁止海上的国际贸易。

清朝康熙时期海禁解除,并在上海设立海关。

这之后上海棉布贸易迅速扩大。

到乾隆五十五年(1790年),上海已成为中国重要的沿海港口,以及东亚最重要的商业贸易中心。

十九世纪初的上海大概拥有20-30万居民。

下图为当时的上海县城图。

1842年,中英签订《南京条约》。

清廷被迫开放广州、福州、厦门、宁波和上海作为通商口岸。

在这五个口岸中,上海一开始并不太起眼。

那时上海只是歌县城,即不是省会,也不位于海湾。

上海县城之外是遍布水道的冲积平原,并且经常有水患。

不过上海位于长江三角洲地区的出海口,并且是连接内地各省市场的通道,还具有悠久的商业文化传统。

这使得上海在1843年正式开埠之后迅速发展了起来。

上海城市的现代化发展始于县城以外的租界。

1843年之后,英、美、法先后在上海设立领事馆,一些外国人也陆续来到这里居住。

为了避免中国人和外国人冲突,上海道台宫慕久提出设立洋人隔离居住区。

1845年,清英签订《上海租地章程》,划定了英法租界,并确定了外国人的特权。

在这之后,租界慢慢发展成为拥有独立的司法和行政权力的地区。

随着租界的发展,上海的现代化城市形象开始出现。

下图为1849的外滩图片,一排排外国洋行形成了黄浦江的沿江立面。

(为方便手机观看,图片转了90度) 1853-1855年,上海小刀会起义,清军和外国军队联手镇压。

战乱导致县城人口锐减。

上海的城市重心转移到了租界。

1954年修订的《上海英美法租界地皮章程》,删除了华洋分居的条款。

并规定外国人设立的“上海工部局”可以向居民收税,投资市政工程,维持城市治安。

这使得上海租界在十九世纪五十年代开始有了严格的市政管理。

下图为1855年的英租界局部规划图。

图的底部是上海县城,中间是租界,上边是苏州河,右边是黄浦江。

可以看出租界内的规划是典型的西方思路。

整体为方格路网,一个个街区内部划分出小的地块。

见下图: 1860年-1870年的太平天国起义,使大批中国难民从周边地区流入上海,并涌入上海外国租界。

这些难民带来了丰裕的资金、众多的廉价劳力和消费者。

租界内的土地和房产价格暴涨,洋人借机投机倒把敛财。

租界内建设了大量的供中国房客居住的里弄。

这些里弄由相连的两层或三层楼房成行排列,临街的外墙连成整体。

有大门或过道作为弄堂内的进口。

下图为现在上海里弄街区的卫星图,可以看到富有特色的城市肌理。

下两图为石门库建筑风格里弄的照片。

上海当时的租界都分布在县城北边。

下图为1884年的租界范围示意图,由南往北依次是县城、法租界、英租界、美租界。

19世纪下半叶,上海成了全世界商业冒险的最佳地点,被称为“冒险家的乐园”。

从1861到1894年,上海的对外贸易额增长了一倍。

1895年的《马关条约》进一步为西方资本打开了通往中国的路。

1895—1911年,外商在中国共投资开办91家企业,其中41家在上海。

(王世军:《迈向包容性发展的全球城市》) 二十世纪初,主要的外国银行和大企业都在上海设立总部,在其他开放口岸只有办事处。

随着经济的发展,上海的城市面貌也在不断被更新。

十九世纪末,外滩被改造成为堤岸大道。

南京路开始成为中外名店林立的大街。

租界辖区向北部和西部扩张。

这个时候上海的城市基础设施已经基本达到欧美国家大城市的水平。

下图为1905年左右的南京路照片: 下图为十九世纪末的外滩照片。

可以看出现代化程度已经很高了。

到1914年,上海租界已经从最开始的0.56平方公里,扩展至33平方公里。

租界总人口64万。

上海有很多外国人,因此从城市面貌、功能等各方面,有欧洲城市的影子。

这里成为外国侨民寻欢作乐的地方,各种俱乐部和娱乐场所应运而生。

下图为上世纪20年代上海的老照片,可以看出城市十分繁华。

上海各个租界内的市政建设有计划有步骤,相对规范。

但由于各个租界之间建设标准和思路都不相同,导致从整体上看,上海的布局和建设呈现无序的状态。

1911年辛亥革命之后到抗日战争之前,是上海资本主义发展的黄金时期。

1920至1930年,上海承担了中国对外贸易的40%-50%,成为国内最大的商埠和国际贸易港口。

这个时期的上海也是中国民族工业的发源地。

1933年,上海的工厂数占全国12个大城市的36%,工厂生产净值占全国总值的66%。

工业以棉纺织业和面粉业为主。

二十世纪三十年代,上海的繁荣达到一个鼎盛时期,成为远东最大的都会以及商业和金融中心。

1936,上海成为全世界第七大城市,被誉为“东方巴黎”。

下图为二十世纪上半叶的上海地图。

可以看出租界扩大了很多。

北边还多了日侨聚居区。

1927年中华民国在南京成立最高管理机关,并在上海设立“特别市”,统辖17个区。

中国最大城市的框架初步形成。

看1927年的上海地图,可以看出城市发展区主要由老城和租界组成,外围都是农田和水道。

租界区的边缘十分规整。

见下图: 此时的上海城区,像所有的现代化大都市一样,以功能的聚集来划分。

商业区位于公共租界的中心区域,聚集了商店、银行、房地产公司,是上海人口密度最大的地区。

资产阶级大户人家向西区迁移。

工业分布在城市的周边区域,主要在北边的闸北,以及东面的杨树浦。

1928年,中华民国制定了《上海市市中心区域计划》。

1930年,市中心区域建设委员会制定了《大上海计划》。

这两个规划都以行政区的港口作为核心问题。

《大上海计划》是上海历史上第一个宏观的、系统的综合性城市规划,基本奠定了现代上海的城市格局。

下图为《大上海计划》的图纸: 从规划图中可以看出,该规划在租界地区以北设立了一个新的中心区。

下图为这个核心区的图纸。

大上海计划实施了七年多,一部分建筑建了起来。

后来由于日军入侵,该项目被迫停止。

规划里的中心区在1952年被并入江湾区。

1937年,上海城内中国人管辖区被日军占领。

上海的外国租界由于国际条约的保护,暂时避免了被入侵,成为一个相对自由的“孤岛”。

这个“孤岛”没持续多长时间,于1939年也被日军攻占,之后整个上海沦陷。

奇怪土星不明飞行物状卫星科学家揭晓形成之谜

据国外媒体报道,它们看上去更像飞碟,而非冰冷的卫星,土卫十八和土卫十五是土星最为奇特的卫星。

长期以来科学家一直置疑这两颗卫星的外碟外形是如何形成的,它们的直径仅有32英里。

目前,来自欧洲宇航局的研究人员经过数年的宇宙图像分析获得了揭示其神秘面纱的重要线索。

  卡西尼探测器探测到的土卫十八和土卫十五   土卫十八犹如一艘UFO飞船,它是土星系统最内部的卫星,位于土星环恩克环缝区域

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