最近，法國天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)土星環(huán)冰粒子正在加熱氣體巨行星的大氣層，這是太陽系中前所未有的發(fā)現(xiàn)。這項重要的發(fā)現(xiàn)是通過分析哈勃太空望遠(yuǎn)鏡、卡西尼探測器以及旅行者1號和旅行者2號航天器的觀測數(shù)據(jù)而得出的。研究人員發(fā)現(xiàn)土星的光譜線被污染，有東西正在從外部加熱它。這個加熱的最合理解釋是，來自土星環(huán)的冰粒子正在雨點(diǎn)般地落下，通過與其他粒子的碰撞來加熱土星的大氣層。這些雨狀冰粒子可能在被太陽紫外線輻射、微隕石或太陽風(fēng)的粒子轟擊后從土星環(huán)上落下來。這項研究的發(fā)現(xiàn)可以幫助我們更好地預(yù)測系外行星是否有星環(huán)系統(tǒng)。
研究小組是通過查看多年來研究土星的五次太空任務(wù)的紫外線觀察結(jié)果得出這些結(jié)論。為了確保紫外線數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，他們使用哈勃望遠(yuǎn)鏡上的太空望遠(yuǎn)鏡成像光譜儀 (STIS) 儀器進(jìn)行測量，并與來自多個國際紫外線探測器的額外數(shù)據(jù)相結(jié)合。經(jīng)過校準(zhǔn)后，法國天體物理研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)光譜在所有任務(wù)中都是一致的，這表明土星環(huán)持續(xù)不斷的“冰雨”是對觀測結(jié)果的最佳解釋。
這個研究發(fā)現(xiàn)的最明顯證據(jù)來自土星發(fā)出的光譜線，代表了這個氣態(tài)巨行星大氣層中的熱氫。土星的光譜線凸起表明有東西正在污染它的大氣層。通過研究土星不同時期的紫外線分布數(shù)據(jù)，研究人員得出了相同的光譜數(shù)據(jù)，現(xiàn)在他們可以使用這些數(shù)據(jù)跟蹤土星任何位置的紫外線水平。這項研究還揭示了這種環(huán)形特征效應(yīng)是首次在氣體巨行星高層大氣中被發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們希望以后能觀測到更多的行星大氣層的真實(shí)特征，并以此為研究更多的系外行星打下基礎(chǔ)，這項研究的下一步目標(biāo)之一就是尋找更多的“系外星環(huán)”。
卡西尼號探測器在2017年結(jié)束任務(wù)時墜入土星的大氣層，觀察到了這種粒子雨，但對土星的這種現(xiàn)象仍不夠深入了解。最新研究表明，星環(huán)中的粒子會在特定的緯度進(jìn)入星球的大氣層，然后它們改變了高層大氣的成分，并在與大氣氣體的碰撞過程中加熱了特定高度的大氣。
這些雨狀冰粒子可能是在被太陽紫外線輻射、微隕石或太陽風(fēng)的粒子轟擊后從土星環(huán)上落下來的，電磁力也可能將帶電的塵埃粒子從星環(huán)中拉出來，這些顆粒就會被土星的引力吸引到行星上。這些粒子在進(jìn)入大氣層時改變了高層大氣的成分，并在與大氣氣體的碰撞過程中加熱了特定高度的大氣，從而導(dǎo)致了土星大氣層中的熱氫凸起。
