蘭卡斯特大學（Lancaster University）的一名博士生使用一種新方法測量了土星光環的光學深度，該方法基於卡西尼號太空船在光環陰影中時有多少陽光照射到它。光學深度與物體的透明度有關，它顯示了光線在被吸收或散射之前能穿過該物體多遠。

一位研究人員利用卡西尼號太空船的數據創新地測量了土星環的光學深度，為了解土星環的透明度和結構提供了新的視角。(美國國家航空暨太空總署卡西尼號太空船在環繞土星軌道上的插圖）圖片來源：NASA/JPL-Caltech

這項研究由蘭卡斯特大學牽頭，與瑞典太空物理研究所（Swedish Institute of Space Physics）合作完成，最近發表在《皇家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society）上。

卡西尼號太空船於1997年發射，2004年到達土星，對土星及其衛星進行了迄今為止最廣泛的探測。2017年，卡西尼號在土星和土星環之間潛入22次後墜入土星大氣層，任務結束。

卡西尼號飛船穿過土星環系統平面的視頻，由George Xystouris 使用NASA Eyes 製作。圖片來源：NASA/JPL

方法和研究結果

蘭卡斯特大學博士生George Xystouris 在Chris Arridge 博士的指導下，分析了卡西尼號上的Langmuir 探測器的歷史數據，該儀器正在測量土星磁層中的冷等離子體，即低能量離子和電子。

在研究中，他們專注於太空船的日食：卡西尼號處於土星或主環陰影中的時期。在每次日食期間，Langmuir探測器都會記錄下數據的巨大變化。

喬治說：”由於探測器是金屬質地的，只要有陽光照射，陽光就能給探測器提供足夠的能量，使其釋放出電子。這就是光電效應，釋放出的電子就是所謂的’光電子’。不過它們也會帶來一些問題，因為它們與土星周圍冷等離子體中的電子具有相同的性質，而且沒有一種簡單的方法可以將兩者分開。”

“專注於數據變化後，我們意識到它們與每個環允許多少陽光通過有關。最終，我們利用朗繆爾探測器所使用材料的特性，以及太陽在土星附近的亮度，計算出了每個星環的光電子數變化，併計算出了土星環的光學深度。這是一項新穎而令人興奮的成果！我們用一台主要用於等離子體測量的儀器來測量行星特徵，這是朗繆爾偵測器的獨特用途，我們的結果與使用高解析度成像儀測量星環透明度的研究結果一致。”

土星環未來的可見度

主環從土星延伸至14 萬公里（9 萬英里），但最大厚度只有1 公里（0.6 英里），將於2025 年從地球視角上消失，因為到那一年，星環將向地球邊緣傾斜，幾乎不可能看到它們。在土星29 年軌道的下一階段，它們將重新向地球傾斜，並在2032 年之前繼續變得更加明顯和明亮。

英國皇家天文學會會長邁克-埃德蒙茲（Mike Edmunds）教授補充說：”看到研究生以一種不同尋常和別出心裁的方式參與使用空間探測儀器總是令人高興的。這種創新正是天文學研究所需要的–許多從事各種職業的前學生都在運用這種方法來幫助解決世界難題。”