在六篇新论文中，研究人员利用卡西尼号最后一次向地球传输的数据，揭示了关于土星的惊人事实。（图片来源：NASA/JPL-Caltech）在坠入土星大气层的最后一次毁灭性俯冲之前，卡西尼号探测器绕行星运行了 22 圈，其轨道是之前没有任何探测器走过的：它飞越了巨大的行星及其行星环之间。在最后的轨道运行期间，卡西尼号的离子和中性质谱仪（INMS）探测到冰和复杂的有机分子从行星环流向行星大气层：这就是“环雨”。然而，西南研究所（SwRI）的 Hunter Waite 表示，“环雨更像是环的倾盆大雨”。他是 10 月 4 日发表在《科学》杂志上关于卡西尼号新结果的论文的主要作者。“雨本身并不令人意外。”研究合著者、同样来自 SwRI 的 Kelly Miller 说：“基于之前的工作，科学家们预计水会从行星环雨落到土星的大气层中。”她补充说，探测器甚至采取了旨在故意将其无线电天线用作“雨伞以保护其免受碎片侵害”的姿态。然而，真正令人惊讶的是雨的量——Waite 说：“比任何人想象的都要快得多。”这些数据显示，每秒有 22,000 磅（10,000 公斤）的物质从行星环落到行星上。这真是*大量*的雨。
意料之外的复杂化学反应
根据 INMS 的测量，雨中包含分子氢、水，甚至还有丁烷和丙烷。天文学家认为它们是“复杂有机物”，因为它们含有的碳原子数量很多。虽然氢气是土星大气的主要成分，研究人员也预期会看到它（以及水）从行星环雨落到行星上，但与之并存的复杂有机分子则不太被预期。INMS 还测量了不同轨道之间的“降雨”变化。这可能意味着行星最内侧的 D 环的某些区域在物理上存在差异，产生的雨量不同，或者整体降雨量随时间变化。研究团队数月来仔细核实他们的结果，然后才发布了这项研究。由于探测器在行星和行星环之间掠过时速度很高，INMS 能够感知到这些粒子，因为它们撞击了探测器并碎裂。但这种高速不仅使结果更难解释，也意味着在雨中检测到的一些化合物只是碎片，而卡西尼号收集到的图像可能是不完整的。无论如何，“这都是值得的，”Waite 说。他解释说，如此大量的物质从 D 环流向行星，可能在土星大气的化学过程中起着重要作用。此外，物质的流失意味着 D 环可能像外侧的 C 环一样，通过下一个行星环定期补充。土星的行星环系统在我们太阳系中是独一无二的，而且它很可能还会继续给我们带来惊喜。即使在其最后一次传输一年后，卡西尼号的数据仍然蕴含着大量等待被发掘的信息，行星科学家们仍在努力工作，寻找下一个新发现。
