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1943年,美国发射了“卡西尼”号宇宙飞船——这是人类首次利用宇宙航行到土星附近,也是第一次有物体接近木星的卫星系统。 卡西尼号在飞近土星时,发现了位于土星光环间的“卡西尼”环,因此它被命名为“卡西尼”号。 “卡西尼”发现了一条由水冰组成的盘状环,这条环形带位于木星北磁极正上方约70000公里的地方,直径约为5000公里(与地球上的太平洋差不多)、厚度约1000公里,环绕着土星的整个北半球。 由于受到木星巨大引力的影响,“卡西尼”环实际上是一个不规则的盘状结构,形状类似于一条“尾巴”。

“卡西尼”环由液态的水冰组成,可能是由无数微小的冰粒紧密堆积形成的,这些冰粒可能来自于土星的冰原。 虽然“卡西尼”环看起来像是一条“尾巴”,但它并不是由土星的卫星排成的弧形,而是以木星为中心向两侧延伸。这是因为当宇宙飞船飞越土星附近时,土星及其卫星的主要引力场都指向土星,使“卡西尼”受到的引力作用可以忽略不计;而另外一颗行星太阳产生的向心力又非常小,不足以改变“卡西尼”的飞行轨迹。所以“卡西尼”似乎是在一条直线上飞过土星附近。

通过分析“卡西尼”号传回的数据,科学家们还发现了一个令人吃惊的结果:这个被称为“卡西尼”环的结构实际上是由相互交织着的3条细长的环构成的,它们就像3根扁棍一样支撑起了“卡西尼”环的大半边身体。这3根“扁棍”分别是位于土星光环之间、直径为5000公里的冰质环(我们称之为C环);以及2个更细小的氨质环(我们称之为A和B环),它们的直径分别只有1.8万公里和1.2万公里。

为了解释这3根奇妙的“扁棍”的形成机理,科学家们制造了一系列的计算机模拟。 这些模拟显示,这3根“扁棍”很可能由土星的冰原直接分裂而成。在土星巨大的引力作用下,一些冰从土星的南极飞出,在绕地球公转的同时还不断分裂,形成了一连串的环。这些环不断延伸,最后形成了现在的“卡西尼”环。 而“卡西尼”环的形状之所以会像一个“尾巴”,是因为有一个更大的环正在向我们靠近,它是土星最大的环D环,宽约60000公里,相当于“卡西尼”环的6倍厚。因为“卡西尼”号无法接近这个更大规模的环,它看上去就像是“卡西尼”号的尾巴一样。

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