文|屏风浊影深
编辑|屏风浊影深
土星，作为太阳系中最宏伟的气态行星之一，以其独一无二的光环结构和众多卫星系统无比吸引着众多天文学家和夜空爱好者的目光。
不论是古老的中国还是文艺复兴时期的欧洲，人们皆对土星进行了观测和研究，将其赞美为天体中的瑰宝，并认为它是太阳系的精华所在。
直到1781年天王星的发现才黯然失色，众多的天文学家无不为土星独具魅力的光环所倾倒。
这些光环由数以亿计的冰块与岩石颗粒以及尘埃组成。
伽利略在1610年首次使用望远镜观测到土星，当时他曾误以为这些光环是土星生长的耳朵。
科学的进步使我们更加了解光环的形成，原来光环是在土星形成后不久，被围绕其的众多卫星所形成。
尽管土星令人陶醉的光环充满着恬静和灿烂，然而地下却犹如世界末日一般暴风骤雨，狂风怒号，雷暴肆虐成一副景象。
土星的自转速度仅次于木星，因此它偏扁的球形时时刻刻映照着远离的观察者。
尽管土星的质量达地球的95倍、体积达760倍，但它的密度很小，因此地表上的重力加速度与地球非常接近。
较早观测土星时，科学家就注意到它的环结构。
经过长期的观察，人们发现土星的光环可细分为A、B和C三个主要的环，它们之间被称为卡西尼缝的空隙所隔开。
更加精细的观测证实C环内还存在一个更暗的D环。
然而，仅仅是近年探测器旅行者1号和2号才真正揭开了土星光环的奥秘。
土星环不只是这几个明显的环，而只是无数精细的细环组成了整个光环。
土星不仅仅是行星中体积最大的气体行星之一，更是一个扣人心弦的宇宙奇观。
它的光环、大气层和内部构造都展现出无与伦比的壮丽和奥秘，使得天文学家和地球上的观察者一直深受其吸引。
无论是专业学者还是普通观星爱好者，都对土星学无已经，并将其作为夜空探索中的重要目标。
土星的大小仅次于木星，是最容易被肉眼识别的天体之一。
尽管我们在地球上无法直接到达这片遥远的土地，但我们对它的了解却越来越深。
据最新科学研究表明，土星的核心可能是一个由岩石和冰构成的小球，周围环绕着厚厚的氢气和氦气外壳。
同时，还存在一层或多层金属气体在外围环绕着整个星球。
与其他行星不同的是，土星拥有一系列美丽的光环。
这些光环并非永久存在的现象，而是由无数冰冷微粒组成，随着时间和风力的变化不断地改变形状和结构。
在这个过程中，甚至还会产生长期稳定的光环景象。
土星拥有至少 82 颗天然卫星，其中包括已知的最大卫星泰坦。
泰坦以其独特的地貌吸引了全世界的目光，包括大片古老的湖泊和河流系统，或许里面甚至还可能存在生命迹象！令人惊讶的是，即使距离我们的家园如此遥远，科学家仍然能够通过高级望远镜揭示出关于土星的一些秘密。
例如，他们发现该星球上存在高达每小时1，800 公里的强大风速，这使得它成为目前我们知道最快的自然风源之一，而且这些风的速度远远超过了木星。
另外一项有趣的观察结果是，一个探险任务发现了一个惊人的事实——土卫二竟然存在着地下海洋的可能性。
据推测，这些水可能富含碳化物和其他复杂的有机化合物，可能是未来寻找外星生命的理想之地。
无论是从大小、重量，还是组成元素来看，土星都无愧为其所在太阳系中的重要成员。
土星环神秘消失的原因依然是科学家们关注的热点问题。
除了土星引力的作用以外，科学家们在最新的研究中发现了一种可能的原因，即另一个巨大行星的影响。
根据研究人员提出的假设，一颗巨型行星可能在土星周围的轨道上存在，并且其引力正在对土星环产生扰动。
这个巨型行星可能是从外太阳系投射过来的，在过去的几千年内逐渐接近土星并稳定在了其周围轨道上。
其影响力使得土星环内部的物质发生振荡和聚集，有时甚至形成了诸如螺旋状或脉冲状结构的现象。
尽管这一假设尚未得到确凿的证实，但来自卡西尼号探测器和哈勃望远镜的观测数据显示了一些支持这一假设的证据。
具体来说，观测到土星环上的某些特殊区域显示出了异常的物质分布和随时间变化的动态。
比如，有的地方出现了意料之外的波纹状结构，而其他地方则出现了明显的质点聚集现象。
研究人员还分析了土星环中的尘埃粒子，发现它们的起源和组成也具有一定的特殊性。
通过分析尘埃粒子中的同位素和成分组成。
科学家们发现，一些尘埃粒子与最近发现的外太阳系小行星带中的物质有着相似的组成。
这一发现表明，土星环的物质来源广泛而复杂，并与其他天体的交换和相互作用有关。
然而，那颗巨型行星到底是怎样形成并稳定在土星周围的轨道上的，这仍然是个未解之谜。
科学家们相信，这可能与外太阳系的动力学演化和星际物质交互的复杂过程有关。
未来的研究和观测将继续关注土星环的动态变化，并寻找更多的证据来支持或排除这一假设。
土星环的消失与再现一直是个引人入胜的问题。
不论是土星自身的引力作用，还是其他因素的扰动，都为我们揭示了宇宙的神秘和复杂性。
在进一步的研究中，我们或许将对土星环的消失有更加全面和深入的了解，从而更好地认识宇宙的演化和生命的起源。
10月13日灶神星冲日，“最亮小行星”迎来观测良机
天空中最亮的小行星——灶神星将于10月13日冲日，冲日前后亮度约为6.3等，迎来观测良机。 为什么冲日前后是观测灶神星的好时机？中国科学院紫金山天文台科普主管王科超说，冲日是指天体与太阳的地心视黄经相差180度，此时天体、地球、太阳三者近似排成一条直线，地球恰好位于中间。
冲日前后，灶神星处于本轮会合周期中距离地球较近的阶段，被太阳照射的一面几乎完全朝向地球，亮度高且整夜可见，因此观测条件最为有利。
“10月中旬的前后数周都比较适合观测。
”王科超介绍，冲日时，灶神星在日落时从东方升起，几乎整夜可观测。
天文爱好者可借助双筒望远镜寻找它。
由于人类肉眼的观测极限约为6等，视力极佳的观测者，在无光污染的暗夜环境下有机会尝试肉眼观测它。
无论用肉眼还是用望远镜观测，灶神星均呈现星点形态。
“灶神星在星空中的位置也并非固定，相对于背景恒星每天会略微向西移动，但移动幅度很小。
借助星图定位，并连续观察几晚，就有机会从相对固定的背景恒星中辨认出这个会慢慢‘挪动’的小行星星点。
”王科超说。
值得一提的是，灶神星与地球距离最近时发生在10月9日，比冲日早4天，并非恰好发生在冲日当天。
王科超解释道，冲日看的是天体与太阳在天空中的相对位置，而不是距离远近。
灶神星的轨道既不是正圆，也与地球轨道不在同一平面，其轨道与黄道面存在约7度的倾角，因此“方向最对”和“距离最近”并不一定落在同一天。
王科超介绍，灶神星于1807年3月29日被发现，是人类发现的第四颗小行星。
灶神星个头相对较大、反照率高，是从地球上看最亮的小行星。
灶神星还有一个特别之处：地球上已经找到了来自它的陨石。
王科超解释道，陨石是太阳系天体形成和演化过程中不同阶段残留的“化石”。
灶神星在漫长的演化过程中经历过剧烈撞击，一些表面岩石由此被抛入太空，部分碎片最终落到地球。
在地球上收集到的无球粒陨石中，有一大类被称为HED族无球粒陨石。
HED取自三类陨石英文名称的首字母，分别是古铜钙长无球粒陨石（Howardite）、钙长辉长无球粒陨石（Eucrite）和古铜无球粒陨石（Diogenite），它们被认为来自灶神星。
“绝大多数陨石很难确定母体来源，但HED陨石不仅是已发现无球粒陨石中数量最多的族群之一，而且母体来源明确，这些‘送到地球的灶神星样品’为科学家研究灶神星的形成演化和撞击历史提供了重要依据。
”王科超说。
（新华社）
无推进剂航天器技术或助人类抵达星辰
## 一枚联盟FG火箭从拜科努尔航天发射场的加加林起点（15号发射工位）发射。图片来源：比尔英戈尔斯 未来的航天器或许可以通过从行星、阳光和太阳风中获取动量而非使用机载燃料来飞得更远。
每一种传统火箭都面临着同样的问题：它必须携带用于推进自身的物质。
自从康斯坦丁齐奥尔科夫斯基提出火箭方程以来，航天器一直通过燃烧燃料并向后喷射来依据牛顿第三定律向前运动。
但是添加推进剂也会增加重量，这就需要更多燃料来加速更重的飞行器。
这种复合负担对任务造成了严重限制，也使得星际旅行显得异常困难。
如果航天器不需要携带推进剂就能移动呢？ 一篇全面的综述通过研究太空飞行的无推进剂推进技术来探索这种可能性。
这些方法不依赖化学燃烧，而是从太空中已存在的力中获取能量或动量，有可能支持传统火箭无法完成的任务。
旅行者号航天器成功利用引力弹弓效应探索了外行星。
图片来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室 引力助推用燃料换取时间 引力弹弓是最成熟的无推进剂方法，几十年来一直用于引导航天器。
工程师会在精心选择的时间和角度让航天器掠过行星，使其获得行星轨道动量的一小部分，无需燃烧燃料即可加速。
旅行者号曾利用这一策略到达所有四颗外行星。
它的主要限制在于时机：所需行星必须正确排列，因此发射机会很少，且可行路线受限。
帆利用阳光和太阳风 太阳帆通过利用太阳光的辐射压力提供更持续、更便捷的推进力。
这些巨大的薄膜通过反射光子产生推力，无需燃料就能缓慢但持续地加速。
日本的IKAROS探测器曾成功演示了这项技术，仅依靠太阳光就抵达了金星。
然而，太阳帆需要巨大、轻如蛛丝的材料，这些材料必须在恶劣的太空环境中存活多年，且其性能会随着与太阳距离的增加而显著下降。
伊卡洛斯（IKAROS），这颗展示了太阳帆技术的日本卫星。
图片来源：日本宇宙航空研究开发机构（JAXA） 磁帆采用不同的方法，利用超导线圈产生强大的磁场来偏转太阳风——从太阳持续流出的带电粒子流。
通过推动这种等离子体，磁帆不消耗推进剂就能产生推力。
它们可能比太阳帆提供更好的加速度，且不会像反射膜那样随时间退化。
问题在于？产生所需的磁场需要巨大的超导线圈，其半径可能达到50公里，并且需要维持在低温环境下。
建造和部署此类结构的技术目前根本不存在。
电帆是一种较新的变体，它使用带电系绳而非磁场来排斥太阳风质子。
这类系统有望比磁帆更轻，但它们同样需要部署极长的轻质导线，并且需要大量电力来维持必要的电荷。
每种方法都有其取舍 每种无推进剂方法都有独特优势，但也面临着不同的工程难题。
引力助推目前可行，但需要精确的行星排列。
太阳帆能提供稳定推力，但需要大型且精密的结构。
磁帆和电帆可避免材料退化，但所需技术仍在研发中。
该综述明确指出，没有哪一种单一方法能解决所有挑战，但这些方法结合起来可能从根本上改变我们探索太阳系及更远空间的方式。
对于真正雄心勃勃的星际空间任务而言，不携带推进剂可能不仅是有利的，甚至可能是绝对必要的。
参考文献10.1016j.actaastro.2026.01.024 改编自最初发表于《今日宇宙》的一篇文章。
相关知识 星辰是宇宙中闪烁的天体，包括遥远的恒星、环绕行星的卫星，以及偶尔划过天际的流星。
它们在黑暗中散发微光，曾是古人辨别方向的指南，也承载着人类对宇宙的好奇与想象。
每一颗星辰都有自己的故事，有的诞生于星云坍缩，有的在星系间流浪，是浩瀚宇宙写给地球的浪漫诗篇。
BY: Mark Thompson, Universe Today FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
