土星是太陽系中的第二大行星,它因其美麗的光環而被我們熟知,自從上世紀70年代以來,已經多個探測器對土星進行了抵達觀測,而“卡西尼號”(Cassini)則是其中觀測時間最長的一個。
“卡西尼號”于1997年10月發射升空,并于2004年7月抵達土星,在此之后,它進行了大約13年的觀測,其傳回的觀測數據,極大地增加了人類對土星及其衛星系統的了解。而除了常規的觀測數據之外,“卡西尼號”還有一些奇怪的發現,比如說就有人聲稱,它傳回的影像顯示,土星環里有飛碟(如下圖所示)。
實際上,“卡西尼號”拍到其實是土星的一顆衛星——“土衛十八”(Pan),它最早由“旅行者2號”探測器發現,不過“旅行者2號”只是在“路過”土星時遠遠地拍到了它,而“卡西尼號”此次則是首次近距離拍攝到它的模樣,從中可以看到,“土衛十八”具備中間隆起,四周扁平的特征,其形狀與傳聞中的飛碟非常相似。
有意思的是,在距離“土衛十八”不遠的位置上,“卡西尼號”還拍到了土星的另一顆衛星——“土衛十五”(Atlas),它也具備與之類似的飛碟形狀(如下圖所示)。
不得不說,這樣的情況實在是令人浮想聯翩,一個迷人的猜測就是,或許在很久很久以前,有一個科技發達的外星文明曾經造訪了太陽系,但因為某種原因,他們的兩艘飛船被廢棄在了土星附近,隨后這兩艘飛船就一直圍繞著土星運行,最終變成了現在我們所看到的這兩顆形狀獨特的衛星。
當然了,這只能說是天馬行空的猜測,那從自然形成這方面來講,它們是什么來頭呢?實際上,科學家們也對此很感興趣,在深入研究之后,科學家給出了一種解釋:這兩顆衛星的飛碟形狀,應該是它們從土星環中吸收到大量的物質造成的。
科學家推測,在這兩顆衛星在圍繞土星運行的過程中,其自身的引力會不斷地吸積土星環中的物質,而因為它們運行的軌道幾乎和土星環在同一個平面上,所以這種吸積更容易發生在它們的赤道區域,如此一來,隨著時間的推移,其赤道區域的物質就越積越多,最終就形成了中間隆起,四周扁平的飛碟形狀。
與之對應的是,科學家發現,這兩顆衛星有一半到三分之二的成分都與土星環中的物質基本相同,除此之外,現在的“土衛十八”運行在土星環的“恩克環縫”之中,而“土衛十五”則運行在土星環的“A環”外側邊緣,這表明了,在它們的演化過程中,其周圍的土星環物質已被吸收完了。
看到這里可能有人會問了,土星的衛星那么多,為什么只有這兩顆衛星是這種飛碟形狀呢?其實這也是可以解釋的。
總的來講,這主要有兩個原因,一個原因是,它們都曾經運行在土星環物質密集的區域,這使得它們可以大量地吸收到土星環中的物質,另一個原因則是,它們的質量都相對較小,其自身的引力還不足以重塑自身的形狀。
簡而言之,對于一個具有固態結構的天體來講,當質量達到一定程度的時候,其自身的引力就能超過自身物質的強度,于是這個天體在整體上就會表現出類似流體的性質,在這種情況下,其自身的引力就可以重塑自身的形狀,當達到流體靜力平衡時,這個天體就變圓了。
實際上,我們看到的很多天體都是圓的,其實就是這個原因,從理論上來講,一個具有固態結構的天體質量至少要達到10^21千克,其自身的引力才能夠超過自身物質的強度。
而“土衛十八”和“土衛十五”的質量分別約為4.3 x 10^15千克和5.5 x 10^15千克,這遠低于“天體變圓”所需的最低質量,也正因為如此,它們的飛碟形狀會得以長期地保留下來。
所以一個合理的解釋就是,在土星的眾多衛星之中,只有這兩顆衛星同時具備了“曾經運行在土星環物質密集的區域”和“質量相對較小”這兩個條件。不過就目前的情況來看,這也只能說是一種理論上的推測,實際情況是否真是如此,還有待進一步的驗證。
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