土星一天有多长？科学家终于准确的了解啦！

利用来自美国宇航局卡西尼号宇宙飞船的新数据，研究人员相信他们已经解开了太阳系科学中一个长期存在的谜团：土星上一天的长度，那就是10小时33分38秒。而为了获得这一数字，几十年来行星科学家一直在做努力尝试，因为这个气态巨行星在旋转过程中没有固定的表面可以追踪，而且它有一个不寻常的磁场，掩盖了行星的自转速度。

结果，答案其实就隐藏在土星环里。

在卡西尼号的土星轨道上，仪器以前所未有的细致程度检查了冰冷的岩石环。克里斯托弗·曼科维奇（Christopher Mankovich）是加州大学圣克鲁斯分校（UC Santa Cruz）天文学和天体物理学的研究生，他利用这些数据研究了土星环内的波动模式。他的工作确定了土星环会对行星自身振动做出反应，类似于用来测量地震震动强度的地震仪。土星内部的振动频率会引起引力场的变化。而这些土星环，反过来也会受土星磁场的影响。曼科维奇说：“整个环中的粒子都会在重力场中感受到这些振荡。”在环中的特定位置，这些振荡会在合适的时间影响环中的粒子，使其在轨道上逐渐积累能量，而能量则以可观测的波的形式被带走。”曼科维奇的研究发表在1月17日的《天体物理学杂志》上，描述了他是如何开发出与土星环波相匹配的内部结构模型的。这使他能够跟踪行星内部的运动，从而跟踪它的自转。分析得出的旋转速度为10小时33分38秒，比1981年的先前估计快了几分钟，这是基于NASA的旅行者号宇宙飞船的无线电信号。

旅行者号数据的分析，估计是10小时39分23秒，是基于磁场的信息。卡西尼号也使用了磁场数据，但早期的估计范围从10小时36分一直到10小时48分。

科学家通常依靠磁场来测量行星的旋转速率。木星的磁轴和地球的磁轴一样，并没有和它的旋转轴对齐。因此，当行星旋转时，它会摆动，使科学家能够测量无线电波中的周期性信号来获得旋转速率。然而，土星是不同的。它独特的磁场几乎与它的旋转轴完全一致。这就是为什么土星环的研究对于确定一天的长度至关重要。土星的科学家们对这个星球的核心问题有了迄今为止最好的答案感到高兴。研究人员利用土星环中的波来观察土星的内部，并将这颗长期以来一直在寻找的基本特征突显出来。卡西尼项目科学家琳达·斯皮尔克说：“这是一个非常可靠的结果，土星环掌握着答案。”其实，早在精准的观测成为可能之前，1982年就有人首次提出土星环可以用来研究这颗行星的地震学。

合著者马克·马利（MarkMarley）现在在加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心工作，他随后在1990年详细阐述了他的博士论文的想法。在展示计算方法的同时，他还预测了土星环的位置。他还指出，卡西尼号的任务，在计划阶段能够进行所需的观察，以检验这一想法。加州大学圣克鲁兹分校(UC Santa Cruz)天文学和天体物理学教授，同时也是卡西尼号团队的成员乔纳森·福特尼(Jonathan Fortney)说：“20年后，在卡西尼号任务的最后几年，科学家们分析了任务数据，在马克预测的位置发现了环形特征，目前的这项工作旨在充分利用这些观察结果。”

卡西尼号的任务于2017年9月结束，当时由于燃料不足，任务小组故意将飞船投入土星的大气层，以避免飞船撞向土星的卫星。

卡西尼-惠更斯任务是NASA、欧洲航天局(ESA)和意大利航天局的合作项目。NASA的喷气推进实验室是位于帕萨迪纳市的加州理工学院的一个分部，负责为位于华盛顿的NASA科学任务理事会管理这一任务。喷气推进实验室设计、开发并组装了卡西尼号轨道飞行器。雷达仪器是由喷气推进实验室和意大利航天局与来自美国和几个欧洲国家的团队成员共同研制的。

文章来源：https://www.nasa.gov/feature/jpl/scientists-finally-know-what-time-it-is-on-saturn

责任编辑：一毫秒的永恒

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