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木星周围的自卸卡车

探索木星的环状结构,这是一种由尘埃和碎片构成的独特形态,揭示了其有趣的特征和形成。

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虽然土星的光环对于拿起望远镜的任何人来说都很明显,但很少有科学家甚至怀疑木星有光环,直到 1979 年旅行者号飞船拍摄的图像显示行星两侧都有微弱的、背光的弧形。与土星的光环不同,土星的光环是由冷冻气体形成的巨石大小的薄盘,而木星的光环被认为主要由微陨石从微型卫星墨提斯和阿德拉斯提亚上敲下来的尘埃,以及卫星木卫一火山的灰烬组成。木星的光环也具有一种奇特的形状,这让天文学家感到困惑:内边缘大约 6,000 英里厚,但在外边缘逐渐变细至仅 200 英里深。两位天体物理学家最近提出了对这种扭曲的解释。

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科罗拉多大学的米哈伊·霍兰尼和堪萨斯大学的同事托马斯·克雷文斯创建了一个计算机模型,其中木星强大的磁场间接扭曲了光环。在他们的模型中,来自太阳的紫外线从环中的尘埃颗粒中剥离电子,使尘埃带上轻微的正电荷。

该模型假设,在环下方,木星的上层大气中,紫外线也会从大气气体中撕裂电子(这些电子有自己的微小磁场)。这些电子围绕行星循环,并被其磁场加速。电子的数量在行星附近最高,并随着距离的增加而减少。

由于环中带正电的尘埃受到木星引力的吸引,向下沉向行星,它会被行星磁场中环平面上下循环的带负电的电子所吸引。由于环状粒子在更靠近行星的地方遇到更多的电子,因此环的内边缘会向外张开,其粒子被越来越密集的人群的电子拉动。

该模型不仅解释了木星环的形状,还预测典型的粒子在坠入木星之前只能存活 14 周。这是否意味着戒指本身有一天会消失?霍兰尼说,即使粒子寿命很短,质量损失率也很小。“如果你看到一辆自卸卡车在高速公路上疾驰,你会看到它后面拖着一团尘埃云。每一个尘埃颗粒的寿命只有几分钟,但你总是能看到云。”霍兰尼说,就像自卸卡车一样,木星的光环正在失去尘埃,但与光环的整体质量相比,这种损失微不足道,光环的质量由来自墨提斯、阿德拉斯提亚和木卫一的碎片补充。

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