瑞亚之环
星期六的卫星瑞亚可能有一个薄薄的环状系统,在固体颗粒盘中有三个窄带。这将是首次在卫星周围看到的环。这一发现于2008年3月6日在《科学》杂志上公布。
2005年11月,卡西尼号轨道飞行器发现土星靠近瑞亚的磁层没有高能电子。根据发现小组的说法,这最好的解释是假设它们被赤道盘形式的固体物质所吸收,而赤道盘有更密集的环或弧,颗粒的直径可能是许多分米到大约一米。
瑞亚环的艺术家印象
探测
旅行者1号在1980年看到一个没有那么多高能电子被困在土星磁场下游的区域。这些测量结果从未得到解释,它们是在比卡西尼号的数据更远的距离上进行的。
2005年11月26日,卡西尼号在其主要任务中进行了一次有针对性的瑞亚飞越。它在瑞亚表面的500公里范围内通过,在土星磁场的下游,看到了由此产生的等离子体尾流,就像它对其他卫星,如迪昂和特提斯所做的那样。在这些情况下,当卡西尼号越过卫星的等离子体阴影(卫星本身阻挡磁层等离子体到达卡西尼号的区域)时,有一个高能电子的截止点。然而,在瑞亚的情况下,电子等离子体在这个距离的8倍处开始下降,并逐渐减少,直到卡西尼号进入瑞亚的等离子体阴影时达到预期的急剧下降。延长的距离相当于瑞亚的希尔球,即瑞亚半径7.7倍的距离,在这个距离内的轨道由瑞亚的重力而非土星的重力主导。当卡西尼号从瑞亚的等离子体阴影中出现时,出现了相反的模式。高能电子急剧增加,然后逐渐增加到雷亚的山球半径。
这些读数与恩克拉多斯的读数相似,从其南极出来的水吸收了电子等离子体。然而,在瑞亚的情况下,吸收模式是对称的。
此外,磁层成像仪器(MIMI)看到,这种平缓的梯度被月球两侧的三个急剧下降的等离子体流所打断,这种模式也是几乎对称的。
2007年8月,卡西尼号再次穿过瑞亚的等离子体阴影,但在更远的下游。它的读数与旅行者1号的读数相似。
没有图像或直接看到被认为是吸收等离子体的材料,但可能的候选者将很难直接检测。计划在卡西尼号的第一次延长任务中进一步观察,预定在2010年3月2日进行飞越。
比较Rhea和Tethys的MIMI读数,以及可能的环。雷亚的等离子体尾流比特提斯更紊乱,所以它的阴影不那么清晰。
对Rhea的背光灯进行了100秒的曝光,没有发现任何环的证据。如果它们存在的话,它们要么太脆弱,要么没有散射出足够的光,无法被探测到。这个观察几何学特别适合于探测微小的尘埃大小的颗粒,所以完全由较大的碎片构成的环仍然是可能的。明亮的太阳照射的新月在右下方;左侧的赤道照明是行星光。
解释
卡西尼号的飞越路径使得对磁性读数的解释变得困难。
磁层等离子体吸收物质的明显候选者是中性气体和尘埃,但解释所看到的电子减少所需的数量远远高于卡西尼号的测量值。因此,由卡西尼MIMI团队的Geraint Jones领导的发现者认为,电子的减少必须是由环绕瑞亚的固体颗粒造成的。
对电子数据的分析表明,这个障碍物很可能是Rhea赤道面附近的一个低光学深度的物质盘,而且这个盘包含了大小不超过1米的固体物体。
对等离子体流动中的对称点的最简单的解释是在赤道平面上围绕Rhea运行的 "扩展弧或物质环"。这些对称的凹陷与1977年发现天王星环的方式有一些相似之处。
可能的瑞安环 | |
戒指 | 轨道半径(公里) |
磁盘 | < 5,900 |
1 | ≈ 1,615 |
2 | ≈ 1,800 |
3 | ≈ 2,020 |
然而,并不是所有的科学家都相信所看到的特征是由一个环状系统引起的。在图像中没有看到环,这至少对微小的尘埃大小的颗粒提出了很低的限制。此外,一个由巨石组成的环预计会产生尘埃,这很可能会在图像中看到。
历史
模拟结果表明,固体物体可以在天文时间尺度内稳定地围绕瑞亚的赤道面运行。它们在戴奥尼亚和特提斯周围可能不稳定,因为这些卫星离土星近得多,因此希尔球体小得多,或者在土卫六周围,因为其稠密大气的阻力。
对于环的可能起源,人们提出了许多建议。一次撞击可能将物质带入轨道;这可能发生在最近的7000万年前。一个小的天体可能在围绕雷亚的轨道上被破坏了。不管是哪种情况,这些碎片最终都会稳定在圆形的赤道轨道上。然而,鉴于其长期的轨道稳定性,它们有可能从瑞亚星本身的形成中存活下来。
要使不同的环存在,必须有东西将它们分开。建议包括小月球或圆盘内的物质团块,类似于土星A环内所看到的那些。
问题和答案
问:薄环系统是围绕什么月亮?答:薄环系统是围绕星期六的卫星瑞亚(Rhea)。
问:何时宣布发现这个薄环系统的?
答:薄环系统的发现是在2008年3月6日的《科学》杂志上宣布的。
问:科学家是如何发现瑞亚附近的土星磁层没有高能电子的?
答:科学家们在2005年11月使用卡西尼号轨道器时发现,土星磁层在瑞亚附近没有高能电子。
问:说瑞亚周围有 "更密集的环或弧 "是什么意思?
答:这意味着有一些固体物质浓度较高的区域,如直径为许多分米至约一米的颗粒,在雷亚周围形成环状或弧状。
问:什么类型的颗粒构成了这些密集的环和弧?
答:这些密集的环和弧是由直径许多分米到大约一米的固体颗粒组成的。
问:这与其他已知的围绕卫星的环有什么不同?
答:这将不同于其他已知的围绕卫星的环,因为这将是第一次看到围绕卫星的薄环系统。