为什么土星光环中有那么多的“螺旋桨”

土星光环中的“螺旋桨”结构

自从抵达土星的那一天起，美国航空航天局的“卡西尼号”土星探测器便一直徜徉在土星及其壮观的光环中，年复一年地向地球发回大量包含着惊人细节的图像。其中最引人注目的是土星光环中类似飞机螺旋桨形状的结构。当很小的土星卫星穿行于围绕土星转动的光环时，就会产生这些痕迹。在土星宽14000千米、厚仅10米的A环中已经发现了几十个“螺旋桨”。

这些卫星本身太小了，直径只有几百米到几千米，因此即便是“卡西尼号”也无法直接看到它们。相比之下，它们产生的螺旋桨形痕迹则可达成百上千千米长，其中一些已经被观测数年之久。它们是由于这些卫星的引力拖拽周围的物质而造成的。位于卫星轨道内侧的物质，因为更靠近土星，所以运动得较快，于是这一扰动迅速地削弱了卫星的影响，在其前方形成了一条长而窄的痕迹。这就是“螺旋桨”中的前导桨叶。与此同时，处于卫星轨道之外的物质运动得较慢，就形成了尾随桨叶。

土星的光环系统是目前所知同45.5亿年前诞生地球和其他行星的尘埃、碎石盘最相似的事物。这个原行星盘是一团由超低温气体和尘埃组成的星云在自身引力作用下坍缩形成的，在盘中作轨道运动的碎石和土星的光环系统极为相似。天文学家相信，类似螺旋桨的结构也会出现在行星形成的过程中。此外，螺旋桨结构的轨道也在不断地变化，它们有时候会往里运动，有时候又会往外运动。光环中所看到的这些复杂结构和难以置信的变化，为天文学家提供了许多有关行星形成的信息。（谢懿）