宇宙之谜，土星环滂沱大雨 每秒倾注1万公斤

宇宙万物是如何从无到有的？宇宙大爆炸前是什么样的存在？

城市，森林，海洋，人类，宇宙万物都是由大爆炸的最初几秒产生的物质构成的，大到每一颗恒星，每一颗行星，小到每一个院子，每一株小草，甚至每一滴水。水是古老的物质，水中的氢原子就是在宇宙大爆炸之后不久产生的，之后才产生了世间万物。

　　土星是太阳系的第二大行星，一系列星环围绕赤道。科学家发现星环每秒向这颗气态巨行星倾注1万公斤冻结物质 　　凭据美国宇航局“卡西尼”号飞船的观察数据，科学家发现土星环每秒向这颗气态巨行星倾注1万公斤冻结物质，数目是此前预计的10倍。“卡西尼”号的观察展现了土星环这一标志性特征的庞大一面。2017年9月，这艘飞船坠落土星大气层。科学家示意这一发现将重新界说我们对行星环形成的认知，同时让我们对太阳系运转机制的领会发生革命性转变。 　　研究论文主执笔人、“卡西尼”号离子和中性粒子质谱仪（INMS）项目首席研究员亨特•维特指出：“事实证明，土星环不仅会下雨，而且照样滂沱大雨。”研究小组发现土星环由水、甲烷、氨、二氧化碳、分子态氮和一氧化碳组成。
　　2013年7月19日，“卡西尼”号拍下了这幅土星靓照，箭头所指的淡蓝小点就是我们的地球。此时，地球距土星14.4亿公里 　　维特示意：“虽然INMS在设计上用于研究气体，但我们也能对星环内的颗粒举行丈量，由于它们高速撞击‘卡西尼’号并发生汽化。水冰以及新发现的有机化合物以超出此前预计的速率从星环坠落，每秒的坠落物质多达1万公斤。” 　　在土星大气层和星环之间发现的化合物种类让研究人员感应受惊。研究论文合著者凯利·米勒示意：“与预计的一样，分子氢在土星大气中的比重最大。星环的‘降雨’包罗大量水以及丁烷和丙烷等分子。烤架或者野营炉使用的即是这些化学物质。”研究论文刊登在《科学》杂志上。
　　“卡西尼”号的观察展现了土星环的庞大一面，辅助科学家领会它们的组成。研究小组发现土星环由水、甲烷、氨、二氧化碳、分子态氮和一氧化碳组成 　　“卡西尼”号义务连续了20年之久，其中在土星系统逗留了13年。随着燃料的耗尽，宇航局决议行使“卡西尼”号最后的绕轨剖析土星上层大气层并掠过内侧星环边缘。在最后的22次绕轨中，“卡西尼”号行使所携装备对土星上层大气层的组成举行丈量，同时剖析大气身分与来自星环的物质之间的化学反应。 　　完成这些义务后，“卡西尼”号坠落土星，最终在浓密的大气层中燃烧殆尽。米勒示意：“在最后的冒险中，‘卡西尼’号潜入土星环和土星大气层之间的未知领域。基于以往的研究，科学家以为水会以雨的形式从星环坠落土星大气层。为此，‘卡西尼’号让无线电天线充当一把伞，珍爱自己免遭碎片侵袭。”米勒就职于德克萨斯州的西南研究院。
　　地球并不是唯一一颗上演极光秀的行星。2010年，“卡西尼”号拍下了这幅土星南极照，允许科学家第一次对土星极光举行研究 　　“卡西尼”号的移动速率极快，让这种剖析成为可能。但与此同时，这也让数据的解读事情庞大化。分子和颗粒会被“卡西尼”号撞得破坏，INMS探测到的有机化合物可能是碎片。观察效果显示土星D环富于转变，各区域会随着时间推移发生改变。 　　研究论文第二作者丽贝卡·佩里曼示意：“INMS是‘卡西尼’号义务末尾最后用于网络数据的仪器之一，获取这些观察数据并非一件容易的事情。大量物质坠落能够对星环的演化发生主要影响，例如C环的物质不停弥补四周的D环。”
　　当土星及其星环从背后照亮时，科学家能够看到从另一侧无法捕捉的星环细节。此外，他们还发现了此前未曾见到的颜色差异 　　研究人员示意坠落的物质可能改变土星大气层的碳和氧含量。研究论文合著者、堪萨斯大学物理学和天文学教授托马斯·克拉文斯示意：“这是我们发现的太阳系运转机制的一个新要素。有两件事情让我感应受惊。第一个是，来自星环的物质的化学庞大性。我们一度以为星环险些完全由水组成。第二件事情是，坠落物质的数目远远跨越此前预计。从星环坠落土星大气层的物质数目和种类都让我感应受惊。”
　　土星B环的边缘，内里的某些结构高达2.5公里，形成针状阴影。这些怪异结构事实由何种因素所致，科学家尚不十分清晰 　　克拉文斯指出研究小组一度以为土星环险些完全由水组成，发现其它化合物让他们感应异常意外。他说：“令我们感应受惊的是，质谱仪发现了甲烷。这出乎所有人的意料。同样出人意料的是，我们还发现了一些二氧化碳。我们一度以为星环完全由水组成。事实证明，

或许是对黑洞本质最全的解读，我们对现实世界的认知彻底被颠覆

黑洞是宇宙中威力最大的东西，它能将整个恒星撕成原子大小的碎片，虽然这已经很恐怖了，但是黑洞还有另外一个更加强大且黑暗的特性：它们可能可以删除宇宙本身！

土星的内侧星环被严重‘污染’，水冰中掺杂着种种有机物质。”
　　5颗土星卫星。从左至右分别是土卫十“雅努斯”、个头很小的土卫十七“潘多拉”、明亮而多冰的土卫二“恩克多拉斯”、部分被遮住的土卫一“米玛斯”以及处在远景的土卫五“利亚” 　　土星最内侧的星环——D环是向土星倾注物质的主要“元凶”。“卡西尼”号质谱仪的观察数据显示，来自D环的大量化学物质坠入土星上层大气层。之所以泛起这种征象是由于D环的旋转速率远超土星大气层。克拉文斯说：“我们发现了这个历程，但并不十分清晰其中的机制。我们发现这些物质——包罗一些挥发油——改变了赤道区域的土星上层大气层；颗粒和灰尘受到‘污染’。”
　　这幅照片带有一点科幻色彩，3颗土星卫星幻化成“月牙”——土卫六“泰坦”、土卫五“利亚”和土卫一“米玛斯”——形成令人难忘的情景 　　克拉文斯指出研究发现有助于科学家进一步领会太阳系、其它恒星系统和系外行星的运转机制，同时也提出了一系列新问题。他说：“这些发现能够辅助我们领会行星的星环若何形成。某些行星有星环，某些没有。星环的寿命多长？若何获得弥补？土星是否存在一个没有星环的时期？星环的组成若何演化？星环内的物质是否是太阳系形成历程的残余？它们的历史能否追溯到太阳之前的原始星云？这个星云的塌陷最终形成了太阳和行星。”
　　土星北极的永久性风暴，犹如一朵惊艳的玫瑰花。“玫瑰风暴”的风眼宽2000公里，云速可到达每秒150米。照片摄于2012年11月27日，是“卡西尼”号拍摄的首批土星北极照片之一 　　研究人员指出由于星环以远超预计的速率驱逐物质，专家们以为星环的寿命可能比预计的短。克拉文斯说：“我们发现星环驱逐物质的速率至少是此前预计的10倍。若是不能获得弥补，星环不可能恒久存在。这就像一个泛起破洞的水桶。木星星环之所以云云纤细，可能就是这个缘故原由。星环如潮水一样时涨时落。在某个时期，它们逐渐走向干枯，直至新物质涌入。”
　　艺术概念图，“卡西尼”号正对土星举行观察 　　“卡西尼”号于1997年从佛州卡纳维拉尔角发射升空，经由7年的航行抵达土星系统，随后围绕土星13年。2000年，“卡西尼”号用了6个月时间研究木星，2004抵达土星。在对土星举行观察时，它发现了6颗新卫星、星环内高耸的三维结构以及一场连续近一年之久的巨型风暴。 　　2004年12月13日，“卡西尼”号第一次飞掠土卫六“泰坦”和土卫四“狄俄涅”。12月24日，欧航局向土卫六派遣“惠更斯”探测器，研究大气层和地表组成，最后发现了由甲烷和乙烷组成的烃湖。2008年，“卡西尼”号完成探索土星系统的主义务，最先执行扩展义务——卡西尼昼夜中分时义务。
　　“卡西尼”号不仅研究土星，同时还对众多土星卫星举行观察并拍摄大量精彩照片。这幅照片拍摄于2009年11月1日，展示了土卫二“恩克拉多斯”和土卫十七“潘多拉” 　　2010年，“卡西尼”号最先第二项义务——卡西尼至点义务。2011年12月，“卡西尼”号获取解析度最高的土卫二“恩克拉多斯”图像。2012年12月，它对金星凌日举行追踪，测试观察系外行星的可能性。2013年3月，“卡西尼”号最后一次掠过土卫五“利亚”，丈量其内部结构和引力拖拽。
　　2005年，“卡西尼”号近距离掠过土卫七“许珀里翁”，捕捉这颗形状不规则卫星的身影，同时获取怪异地表的细节特征。土卫七的地表恰似海绵，缘故原由仍是不解之谜 　　2013年7月，“卡西尼”号拍摄土星背光照，对星环举行仔细观察，同时还拍摄了一幅地球照片。2017年4月，“卡西尼”号与土卫六上演最亲密接触，尔后誊写“最终篇章”，9月15日竣事自己的使命。 　　伦敦大学学院穆勒太空科学实验室行星科学组负责人安德鲁·科特斯示意：“‘卡西尼’号义务改变了我们对地外若何孕育生命的认知。火星、土卫二、木卫二和土卫六都可能孕育出生命。我们彻底改写了有关土星的教科书。”