沒有什么能真正成為永遠(yuǎn)的秘密，這個超凡脫俗的謎團(tuán)已經(jīng)讓天文學(xué)家躲避了四十年。土星標(biāo)志性的光環(huán)系統(tǒng)正在加熱這顆行星的上層大氣。據(jù)美國宇航局稱，這種現(xiàn)象在太陽系中從未出現(xiàn)過，土星與其巨大環(huán)之間意想不到的相互作用可以提供一種工具來預(yù)測其他恒星周圍的行星是否具有像土星那樣的環(huán)系統(tǒng)。

研究結(jié)果發(fā)表在 3 月 30 日的行星科學(xué)雜志上。

導(dǎo)致土星泄露其秘密的證據(jù)是過量的紫外線輻射，這被視為土星大氣中熱氫的光譜線。這種輻射的增加表明有某種東西正在加熱并從外部污染地球的上層大氣。

哈勃望遠(yuǎn)鏡在“輻條季節(jié)”偵察土星環(huán)。]

根據(jù)該論文，最可行的解釋是，冰冷的環(huán)狀粒子雨點(diǎn)般落入土星大氣層導(dǎo)致了這種加熱。有幾件事可能會驅(qū)動這種粒子雨，包括微隕石的撞擊、太陽風(fēng)粒子的轟擊、太陽紫外線輻射，或電磁力吸收帶電塵埃。此外，在這一切發(fā)生的同時，土星的引力場正在將粒子拉入土星。

2017 年，美國宇航局的卡西尼號探測器潛入土星大氣層并測量了大氣成分，證實(shí)確實(shí)有許多粒子從土星環(huán)落入。除了來自美國宇航局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、航海者一號和航海者二號航天器以及已退役的國際紫外線探索者任務(wù)的觀測數(shù)據(jù)之外，這一新發(fā)現(xiàn)還使用了卡西尼號的數(shù)據(jù)。

“雖然環(huán)的緩慢解體是眾所周知的，但它對地球原子氫的影響令人驚訝。從卡西尼號探測器中，我們已經(jīng)知道環(huán)的影響。然而，我們對原子氫含量一無所知，”巴黎天體物理研究所和月球與行星實(shí)驗(yàn)室的天文學(xué)家和合著者 Lotfi Ben-Jaffel 在一份聲明中說。

“一切都是由在特定緯度進(jìn)入大氣層的環(huán)狀粒子驅(qū)動的。他們改變了高層大氣，改變了成分，”本-賈菲爾說。“然后你還會遇到與大氣氣體的碰撞過程，這些氣體可能會在特定高度加熱大氣?！?/p>

為了得出這個結(jié)論，Ben-Jaffel 將來自四個不同太空任務(wù)的紫外光 (UV) 觀測檔案匯總在一起，這些太空任務(wù)研究了這顆環(huán)狀行星。在這些間隔 40 多年的任務(wù)中，天文學(xué)家將測量結(jié)果視為探測器中的噪音。到 2004 年，當(dāng)卡西尼號任務(wù)抵達(dá)土星時，它還收集了幾年內(nèi)大氣中的紫外線數(shù)據(jù)。一些額外的秘密破解數(shù)據(jù)來自哈勃望遠(yuǎn)鏡和國際紫外線探測器，這是 美國航天局、歐洲航天局和英國科學(xué)與工程研究委員會于 1978 年發(fā)射的國際合作項(xiàng)目。

土星傾斜環(huán)的起源可能與失落的古老衛(wèi)星有關(guān)。]

幾十年的數(shù)據(jù)中揮之不去的問題是，所有這些數(shù)據(jù)是否都是虛幻的，或者實(shí)際上反映了土星上的真實(shí)現(xiàn)象。

結(jié)果證明，關(guān)鍵在于 Ben-Jaffel 決定使用哈勃太空望遠(yuǎn)鏡成像光譜儀 (STIS) 進(jìn)行的測量。這些對土星的精確觀測幫助校準(zhǔn)了所有其他四個觀測土星的太空任務(wù)的檔案紫外線數(shù)據(jù)。他將土星的 STIS 紫外線觀測與來自多個太空任務(wù)和儀器的光分布進(jìn)行了比較。

“當(dāng)一切都經(jīng)過校準(zhǔn)后，我們清楚地看到光譜在所有任務(wù)中都是一致的。這是可能的，因?yàn)槲覀冇邢嗤膮⒖键c(diǎn)，來自哈勃望遠(yuǎn)鏡，關(guān)于幾十年來測量的大氣能量傳輸速率，”Ben-Jaffel 說?！斑@對我來說真的是一個驚喜。我只是將不同的光分布數(shù)據(jù)繪制在一起，然后我意識到，哇——原來是一樣的?！?/p>

四十年的紫外線數(shù)據(jù)涵蓋了多個太陽活動周期，有助于天文學(xué)家研究太陽對土星的季節(jié)性影響。將這些數(shù)據(jù)放在一起并進(jìn)行校準(zhǔn)幫助 Ben-Jaffel 發(fā)現(xiàn)紫外線輻射水平?jīng)]有差異?？梢栽凇暗厍蛏先魏螘r間、任何位置”跟蹤紫外線輻射水平，這表明來自土星環(huán)的穩(wěn)定冰雨是最好的解釋。

這項(xiàng)研究的一些下一個目標(biāo)包括了解如何將其應(yīng)用于繞其他恒星運(yùn)行的行星。