林宽雨

在浩瀚的宇宙中如何当一个主角？有一个方法就是选一个好的地理位置，比如太阳，待在太阳系的中心，让一群行星绕着自己转，尽情享受主角的待遇。如果没有一个好的地理位置，也可以像土星那样自带“光环”，这样多少也有点主角的风采。不过，根据美国国家航空航天局发表的声明，土星的“主角光环”似乎就要“到期”了，而且是没办法“续约”的那种。是什么原因让巨大的土星环要离土星而去？咱们快去瞧一瞧吧。

“身体单薄”的土星环

在了解土星环的消失原因之前，咱们先来简单回顾一下关于土星环的介绍。话说当意大利天文学家伽利略首次在望远镜里看到土星时，就发现土星有点不一样。后来伽利略在手绘图中画了一大两小3个圈，大的代表土星，小的他认为是土星的2颗卫星。在后来的观测中人们发现，伽利略所说的卫星其实是环绕在土星周围的土星环，并且不是2个，而是7个，从内到外依次为：D环、C环、B环、A环、F环、G环、E环。我们知道土星的直径已经超过了10万千米，而这7个环是把土星圈在内部的，也就是说即便是最小的D环，直径也是比土星大很多。

可是，这么大的环怎么会出现消失的危机呢？答案是，土星环横截面积再大也弥补不了它“身体单薄”的忧伤。你可能想象不到，这些直径都达到了上万千米的土星环，平均厚度竟还在“米”级徘徊。美国国家航空航天局曾发表过“卡西尼”拍摄的照片，照片中的土星被一根像细线一样的东西一分为二，而这些像细线一样的东西正是土星环。“身体单薄”得如同薄纸，这样的土星环会消失貌似也在情理之中。

意想不到的“破坏者”

著名的土星探测器“卡西尼”号在执行最后几周任务时，曾先后22次从土星和它的光环之间穿过，在穿梭期间“卡西尼”邂逅了由光环颗粒组成的土星环雨，“亲眼见证”了土星环演绎的消亡史。这么美丽壮观的“主角光环”眼看就要消失了，身为“受害者”的土星是否会“悲伤”却无人知，但有一点可以肯定，它自己也不会太“惊讶”，因为土星环消失的始作俑者正是土星本身。通过对比数十年前“旅行者1号”和“旅行者2号”拍摄的照片，美国国家航空航天局证实了土星环正在快速消亡，而消亡方式则是以冰质颗粒的形式坠入土星。

打破平衡，快速吞噬

是什么原因促使土星吞噬自己的“主角光环”？答案是土星打破了土星环的力平衡。据推测，土星周围的土星环可能是因为卫星落入洛希极限的范围内，最终被潮汐力扯碎形成的。不论这个推测是否正确，有一点是可以肯定的，就是这些组成土星环的颗粒本身受的力达到了平衡，使得它们在土星周围稳定了下来。然而这些颗粒却不能一直这么“安稳”地待下去，无论是太阳紫外线的辐射，还是微型陨石轰击行星环时发生的等离子云，都可能给这些光环颗粒“充电”。因为土星磁场的存在，带了电的光环颗粒的力学平衡会被打破，在引力的吸引下，沿着磁场线坠向土星上层的大气层。土星环绝大部分是由水冰组成的，当这些冰质颗粒到达大氣层后会融化成水并与土星的电离层发生化学反应。值得一提的是，这种化学反应会延长三氢阳离子的寿命，这是一种在接收到太阳光的能量后会发出红外光的离子，人们就是通过探测这些红外光，估算土星环坠入土星的降水量和其对土星大气电离层的影响的。根据观测到这一现象的美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心詹姆斯-奥多诺休的说法，综合观测推算出的结果和“卡西尼”探测器此前测到的数据可以得出，这些美丽的土星环将会在1亿年内消失。虽然这个时间和我们的一生相比很漫长，但在年龄已经超过了40亿年的土星眼里，这些“主角光环”存在的时间确实太短暂了。

知识链接：什么是洛希极限

洛希极限指的是，当一个小天体与另一个大天体之间的距离小到一定程度时，小天体在潮汐力的作用下会被撕碎，而保证小天体不被撕碎的极限值即为洛希极限值。计算出这一极限值的人是法国天文学家爱德华·洛希。要说明的一点是，并不是所有的天体在洛希极限内都会被撕碎，是否会被撕碎还需考虑体积、成分、内部构造等因素，像位于土星最内侧的一颗卫星“土卫十八”，虽然在洛希极限内，但依旧“生活”得很好。