土星的“環(huán)形雨”是一種驚人的化學混合物

從土星環(huán)落入大氣層的物質的“環(huán)形雨”比科學家想象的更強烈，污染更嚴重。

幾十年來，天文學家一直懷疑土星環(huán)覆蓋了地球上的水冰顆粒，但美國宇航局卡西尼號宇宙飛船的一些最終觀測提供了這些天雨的第一個詳細視圖(SN :4/14/18，第6頁)。研究人員在10月5日的《科學》雜志上報道，環(huán)形雨被有機物質和其他分子高度污染，每秒鐘撞擊土星數千公斤。了解雨水驚人的數量和質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離子中性質譜儀收集的數據，這些數據是在2017年航天器最后幾個軌道期間收集的。水只占從土星環(huán)系統(tǒng)滾入大氣的物質的24%；其余的是甲烷、一氧化碳、二氮、氨、二氧化碳和有機納米粒子碎片。

加州帕薩迪納NASA噴氣推進實驗室的卡西尼項目科學家琳達斯皮克(Linda Spilker)沒有參與這項研究，她說，土星環(huán)的不同化學成分是“一個巨大的驚喜”，因為遠程觀測顯示土星環(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。

這項研究的合著者、美國宇航局艾姆斯研究中心行星科學家莫菲特菲爾德(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?？ㄎ髂崽柕呐R終觀察還提供了這個充滿能量的質子群的第一個特寫鏡頭，這在10月5日的另一項研究中得到科學描述。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，比如有機化合物。

圣安東尼奧西南研究所的行星科學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重塑我們對土星大氣中碳和氮含量的理解。他說，土星的化學成分可能“只是一種幻覺”，這是由落下的物質掩蓋了這個氣態(tài)巨行星的真實成分而形成的。

除了周圍雨水的化學性質，卡西尼號的觀測還揭示了這種物質是如何以每秒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家、環(huán)雨研究的合著者凱利米勒說，如果目前的洪水實際上是土星環(huán)中正常的降雨率，那么也許D環(huán)會不斷吸收土星外環(huán)的物質。

斯派克說，土星與土星環(huán)關系的確切性質“仍然是個謎”。然而，設計更詳細的理論來模擬地球大氣層和土星環(huán)之間發(fā)生的事情，并根據卡西尼號收集的數據驗證這些理論，可能有助于填補這一空白。

她說，這樣的工作不僅可以幫助科學家更好地理解土星，還可以幫助科學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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