土星充當了一個獨立的內輻射帶的“獄卒”角色。

圖解：一份NASA圖表展示出了一層之前從未知曉的土星質子層。

土星的磁場已經被認作是十分的怪異，但研究者們發現它比我們想象的還要奇怪——他們在土星的大氣層之上發現了一個被磁層俘獲且完全孤立的內輻射帶。

在NASA的卡西尼號探測器進入了土星探測任務的最后階段。通過22次變軌和一系列高風險的動作，地面上的科學家讓探測器不斷接近土星，并掠過了它的大氣層。

這些危險的嘗試得到了可觀的回報——探測器成功地探測到了土星表面附近被俘獲的內輻射帶，具體探測結果也已經在自然雜志和geo上的一些文章上發表。

由高能質子與電子組成的土星輻射帶早已為人所知，它在土星環外環繞著這顆行星。輻射向太空延伸了超過285,000千米，并受到土星眾多衛星的強烈影響，被分割成了5個部分。

早在2004年，研究者如來自德國馬克斯普朗克太陽系研究所的Elias Roussos通過卡西尼號探測器上的lwmms和mimi裝置研究土星外部磁場時，就在土星與其最內星環，即D-環之間，發現了一個不為人知的內輻射環的存在跡象。

這些測量指出這里存在大量的荷電粒子，但其確切成分和性質依舊未知。一直到卡西尼號任務即將結束之時，科學家們才追查到更多的結果。

“直到13年以后，任務即將結束之前，我們才得到機會完成我們很早就開始的對土星的測量，判斷是否存在一個額外的輻射帶地區，與土星大氣頂部和D-環共存。“Roussos解釋道。

圖解：卡西尼-惠更斯號于2006年9月15日拍得的土星環全貌（亮度在這張圖中被強化）

構成輻射帶的高能粒子。當輻射與土星大氣層和它稠密的星環中的物質反應時，它觸發了鏈式反應，產生了質子。這些質子隨后又被土星的磁場俘獲。

圖解：航海家2號1981年的影像，在B環上有黑暗的輪輻。

然而，磁場靠近土星一側的強度至少是其外側，即主輻射帶一側的10倍。這意味著質子可以滯留在同一個地方達數年時間。被磁場俘獲后，粒子們能夠繼續和行星與D-環反應，逐漸喪失能量。

圖解：卡西尼拍攝的D環影像，經過處理過后顯示出環內微弱的波紋；出現在圖左上部的是更明亮的C環。

輻射帶的內部邊緣到達了土星的大氣層，外緣則被D-環的組成部分，人們稱為D73的細環所限制住。而另一條細環，D68，將輻射帶一分為二。

磁層內部和外部在密度上的差異有效地形成的一個“質子監獄“。

“D-環向外，土星A-環、B-環和C-環的密度顯著增加并更加布滿塵埃，這組成了一個62,000千米的有效屏障，俘獲著荷電粒子“Roussos說道。

圖解：在A環的恩克環縫中間的小環與潘的軌道吻合，暗示環中的微粒相對是在馬蹄鐵軌道上振蕩。

這樣的隔離意味著內部輻射帶是與磁層的其他部分完全孤立的。

這也造就了內部地帶成為了我們太陽系中獨一無二的風景。這顆行星實際上也已經為科學家們提供了一個需要在極為苛刻條件下研究的輻射帶，正因為其質子能夠通過由行星強磁場所主導和控制且十分穩定的流程所創造。

卡西尼號在墜毀前最后的軌道上還揭示了其他的奇異點。

不同于太陽系中別的任何行星，土星的磁軸原來僅僅與它的自轉軸有0.01度的傾斜。

這只是一個很大的驚喜，因為科學家們一直認為行星要產生磁場的話，其自轉軸與磁軸必須要有很大的不同。

這樣小的傾斜卻維持了土星內層液態金屬海洋的潮流。物理學家認為，如果連一點傾斜角都沒有的話，這些潮流將隨著磁場的消失而消散。

科學家曾認為維持內部潮流的最小傾斜角是0.06度，而土星卻以遠低于極限的0.01度維持著其內部的潮流。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. cosmosmagazine - Ben Lewis

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