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《科学》杂志“巨型气态行星”特刊:对土星体系未经探索的区域提供新观察和看法

《科学》杂志“巨型气态行星”特刊:对土星体系未经探索的区域提供新观察和看法

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《科学》杂志“巨型气态行星”特刊:对土星体系未经探索的区域提供新观察和看法

据EurekAlert!:卡西尼号太空船的长达20年的探索使命以一系列的狂野轨道飞行而达到高潮。它首先擦过土星环的外缘,接着,在其生命的最终阶段(卡西尼的大结局),在扎入土星大气上层并在那里解体之前,它先潜入到了土星和其结冰的土星环间的狭窄空隙。直到其生命终结之前,卡西尼都在收集和传输宝贵的科学数据。

在本期《科学》“巨型气态行星”特刊中有6篇研究文章报告了卡西尼最后向地球发回的一些结果。每一篇文章都对土星体系的这一先前未经探索的区域提供了观察和看法。

在第一篇“研究文章”中,Jack Waite和同事用卡西尼“大结局”之行的数据来直接检测土星大气及从土星环脱落下的物质成分。Waite等人披露,探索土星环与土星大气间的化学性相互作用可为土星环的化学组成及它们如何影响土星大气成分提供信息。安装在卡西尼上的“离子与中性粒子质谱仪”对土星与土星环之间的区域进行了原位测量;作者发现,水、甲烷、氨、一氧化碳和/或分子氮及二氧化碳会常规性地从D环(最内侧环)内流进入土星的大气。出乎意料的是,这些结果还表明,化学结构复杂的富含有机物的物质(也许作为较大的纳米颗粒)也会脱落进入土星的大气,因而进一步改变其电离层和热层的组成与结构。据作者披露,相对近期的对D环的扰动(如彗星穿过)可能改变了土星环物质脱落进入土星大气的速率。这一化学物质转移的可变性会影响所观察到的土星大气中的漫长时间尺度的碳和氧含量。

在第二篇相关的“研究文章”中,Hsiang-Wen Hsu和同事测定了从土星环掉入土星大气的尘粒的组成。尽管土星的主要环状结构的95%以上的组成为水冰,但其它环状结构的组成物质仍然难以捉摸。卡西尼的土星内侧之旅可对“环雨”进行分析,它可识别大小至数十纳米的硅酸盐和水冰颗粒。据Hsu等人披露,作为掉入土星大气尘粒的硅酸盐百分比要高于土星环中的硅酸盐大体含量。

在第三篇“研究文章”中,Donald Mitchell和同事也对掉落的尘粒进行了研究。Mitchell等人就引起这些尘粒掉落到轨道之外并进入土星大气的大气物理学进行了探讨。卡西尼的贴近通过还能对土星的磁场进行研究。

在第4篇“研究文章”中, Michele Dougherty和同事对土星的内、外磁场进行了测量;他们发现了小尺度的磁场结构,后者提示在土星内部存在着复杂多层的动力过程。

Elias Russos和同事在第5篇“研究文章”中介绍了他们的结果,该文描述了对截留在土星环内的另外一个辐射带的发现。据Russos等披露,质子的强烈耗竭与在D-环上的特征关联,提示土星附近尘粒环境是多样且高度结构化的。

最后,在第6篇“研究文章”中,Laurent Lamy和同事介绍了卡西尼在飞过土星磁气圈时的检测数据;该磁气圈所产生的行星极光无线电波发射是迄今所知的所有磁化行星的特征。

Lamy等说,了解这些无线电波发射需要在其源头区域内进行原位检测,它可帮助寻找系外行星及解读其它天文学现象。

机器头条新闻 news.ji-qi.com)综合整理。

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