当前位置: 沃微圈 > 阅读 > 资讯 >

土卫八“阴阳脸”300年谜团揭开:是土卫九干的

来源:转载

作者|Ethan Siegel

1671年,著名天文学家乔凡尼·卡西尼(Giovanni Cassini)在观测土星时发现了一颗在其西侧轨道运行的暗淡新卫星。


然而,当卡西尼试图沿着它的轨道进行观测时,他发现了一些不同寻常的事情:在它本应出现在土星东侧轨道时,这颗卫星完全看不到了。第二年,卡西尼再次试着寻找这颗卫星的踪迹,他又一次在土星西侧轨道观测到了它,但东侧还是杳无踪影。1705年,在望远镜经历了30多年时间的改进之后,卡西尼最终得以在东、西两侧轨道观测到这颗卫星,但他发现卫星在东侧轨道上的亮度要比在西侧低6倍以上。



图片来源:美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院/空间科学研究所/卡西尼号探测器


这颗卫星即土卫八(Iapetus),卡西尼针对它提出了一种理论。


他认为,首先土卫八肯定分成两种色调,一面要比另一面明亮很多;其次土卫八肯定被土星潮汐锁定了,因此它总是把同一面朝向土星。把这两点结合起来看,土星的“前脸”肯定要比“后脸”暗淡许多。


卡西尼是对的。

300多年后,在2007年,卡西尼号太空探测器(Cassini space probe)飞抵土星,对土卫八进行了近距离的观测。当探测器最终抵达目的地时,它看到的景象蔚为奇观。



图片来源:美国宇航局/喷气推进实验室/空间科学研究所


土卫八正是黑白两种色调,亮面的反射度要比暗面高出10-20倍。情况甚至比卡西尼曾经想象过的还要强烈,因为亮面和暗面两个半球之间的划分并不跟土卫八的轨道完全重合。

但这引出了一个更大的谜团:土卫八为什么会呈现出这种面貌呢?



图片来源:维基百科用户The Singing Badger


如你所见,土卫八是土星最外层的大卫星,其环绕轨道的直径是土星其他卫星的两倍。情况看起来是,某种类型的黑色物质聚集在了土卫八的“前脸”上——这种效应就好像“挡风玻璃上的虫子”——但这种解释非常不可思议,因为土卫八远在土星系统的其他重要组成部分圈子之外,其中包括土星环。事实上,土星的其他卫星都没有展示出“阴阳脸”的特性,土卫八是孤例。不过,“罪魁祸首”马上就要现出原形。



图片来源:美国宇航局/喷气推进实验室/空间科学研究所


在土卫八的外层还有土卫九(Phoebe),它是一颗个头较小的卫星,很有可能是土星从柯伊伯带(Kuiper belt)捕获的天体。跟土星的其他所有卫星不同,土卫九是以相反的方向环绕土星运行的,它距离土星非常遥远,而且最重要的是,它非常非常黑。此外,土卫九在很长的时间里不断散发出稳定的颗粒流,因为太阳的辐射和轻微的碰撞足以让尘埃颗粒脱离土卫九疏松的表面。



图片来源:美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院/凯克天文台


得益于红外太空望远镜(比如斯皮策太空望远镜)进行的观测,我们得以发现土卫九的一些不可思议之处:它环绕土星创造了自己的土卫九环,这个环比迄今发现的所有行星环都要更大、更分散和更稀疏。

土卫九环非常非常稀疏——每立方千米只有7个尘埃大小的颗粒——同时非常非常大,甚至于距离遥远的土卫八也会穿过它的轨道!土卫九和它的环绕着土星做顺时针旋转,而土卫八的运行方向是逆时针,这意味着它们的确产生了“挡风玻璃上的虫子”效应。



图片来源:美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院/卡西尼号科研小组


随着时间的推移,这些颜色非常黑的颗粒在土卫八的一面聚集起来,另一面则没有。不过,这只是故事的开端。如果故事仅止于此,那么土卫八的“亮物质”(也就是冰)将覆盖来自于土卫九的黑暗物质,土卫八理应是一颗明亮的白色星体。

不过,就像相同光照条件下黑色汽车被晒的温度要高于白色汽车,土卫八上同样存在这种黑色吸热较多的物理效应。当这颗卫星亮面的水试图凝聚、冻结和成形时,没有任何东西能够阻挡。但是,当水来到暗面时,来自表面的热量足以使冰升华(即从固态直接变为气态),从而让冰只能稳定的留在没有覆盖土卫九黑暗物质的区域。



图片来源:美国宇航局/喷气推进实验室-加州理工学院/空间科学研究所/月球和行星研究所


结果呢?土卫八就拥有了太阳系中独一无二的“阴阳脸”。在经过300多年时间之后,太阳系中的这个谜团终于被揭开了谜底,土卫八的这张“阴阳脸”全拜土星在很早之前捕获的一颗失败彗星(即土卫九)所赐。经过亿万年(或者更长)时间,彗星的碎片塑造了土星外层这颗孤独卫星的面貌,改变了它的颜色以及吸收阳光的方式。由于冰无法在那一面驻留,它就堕入阴暗面,成了我们今天所见的“阴阳脸”!

译|何无鱼 校|Lily

本文为福布斯中文网版权所有,未经允许不得转载。如需转载请联系[email protected]



分享给朋友:
您可能感兴趣的文章:
随机阅读: