從土星環(huán)落入大氣層的物質(zhì)的“環(huán)形雨”比科學(xué)家想象的更強(qiáng)烈，污染更嚴(yán)重。
幾十年來，天文學(xué)家一直懷疑土星環(huán)覆蓋了地球上的水冰顆粒，但美國宇航局卡西尼號(hào)宇宙飛船的一些最終觀測提供了這些天雨的第一個(gè)詳細(xì)視圖(SN :4/14/18，第6頁)。研究人員在10月5日的《科學(xué)》雜志上報(bào)道，環(huán)形雨被有機(jī)物質(zhì)和其他分子高度污染，每秒鐘撞擊土星數(shù)千公斤。了解雨水驚人的數(shù)量和質(zhì)量有助于闡明土星環(huán)的起源和演變。
研究人員分析了卡西尼號(hào)離子中性質(zhì)譜儀收集的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是在2017年航天器最后幾個(gè)軌道期間收集的。水只占從土星環(huán)系統(tǒng)滾入大氣的物質(zhì)的24%；其余的是甲烷、一氧化碳、二氮、氨、二氧化碳和有機(jī)納米粒子碎片。
加州帕薩迪納NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的卡西尼項(xiàng)目科學(xué)家琳達(dá)斯皮克(Linda Spilker)沒有參與這項(xiàng)研究，她說，土星環(huán)的不同化學(xué)成分是“一個(gè)巨大的驚喜”，因?yàn)檫h(yuǎn)程觀測顯示土星環(huán)系統(tǒng)幾乎完全是水冰。研究人員不確定為什么周圍的雨水如此缺水。
這項(xiàng)研究的合著者、美國宇航局艾姆斯研究中心行星科學(xué)家莫菲特菲爾德(Moffett Field)杰夫庫齊(Jeff Cuzzi)說，土星環(huán)中帶的輻射塞可能是原因之一。卡西尼號(hào)的臨終觀察還提供了這個(gè)充滿能量的質(zhì)子群的第一個(gè)特寫鏡頭，這在10月5日的另一項(xiàng)研究中得到科學(xué)描述。Kuz推測，來自土星帶的高能輻射可能吹走了D環(huán)土星附近的大部分水，留下了更重的物質(zhì)，比如有機(jī)化合物。
圣安東尼奧西南研究所的行星科學(xué)家亨特韋特是研究環(huán)形雨的合著者之一。他說，不管是什么原因，環(huán)形雨的特殊成分可能會(huì)重塑我們對(duì)土星大氣中碳和氮含量的理解。他說，土星的化學(xué)成分可能“只是一種幻覺”，這是由落下的物質(zhì)掩蓋了這個(gè)氣態(tài)巨行星的真實(shí)成分而形成的。
除了周圍雨水的化學(xué)性質(zhì)，卡西尼號(hào)的觀測還揭示了這種物質(zhì)是如何以每秒4800至45000公斤的速度落入土星大氣層的。
庫奇說：“這是大量物質(zhì)流入地球?！?
他說，在土星的歷史上，土星環(huán)可能沒有保持過這樣的降雨量。如果是這樣，細(xì)長的小D環(huán)早就被侵蝕掉了。然而，最近，一顆彗星或其他流氓天體可能撞擊了土星的環(huán)系統(tǒng)，將通常軌道上的粒子推開，使其更容易受到土星引力的影響。
西南研究所的宇宙化學(xué)家、環(huán)雨研究的合著者凱利米勒說，如果目前的洪水實(shí)際上是土星環(huán)中正常的降雨率，那么也許D環(huán)會(huì)不斷吸收土星外環(huán)的物質(zhì)。
斯派克說，土星與土星環(huán)關(guān)系的確切性質(zhì)“仍然是個(gè)謎”。然而，設(shè)計(jì)更詳細(xì)的理論來模擬地球大氣層和土星環(huán)之間發(fā)生的事情，并根據(jù)卡西尼號(hào)收集的數(shù)據(jù)驗(yàn)證這些理論，可能有助于填補(bǔ)這一空白。
她說，這樣的工作不僅可以幫助科學(xué)家更好地理解土星，還可以幫助科學(xué)家更好地理解宇宙中任何可能圍繞其他恒星的帶有光環(huán)的行星。
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