新研究证实土星并不总是有光环

事实证明，土星的标志性光环是一种相对较新的配件。5 月 12 日发表在《科学进展》杂志上的一项研究 发现该行星的彩色光环年龄不超过4亿年，而土星本身的年龄约为45亿年。

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土星环吸引天文学家已经超过四个世纪了。1610 年，著名的意大利天文学家伽利略首次使用望远镜观测到土星环，但他并不知道它们是什么。到了 19 世纪，一位名叫詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的苏格兰科学家得出结论，土星环不可能是固体，而是由许多单独的部分组成的。

在整个 20 世纪，人们都认为土星环与土星环同时形成。这引发了一些问题，尤其是为什么土星环如此干净。为了找出原因，这项研究的团队仔细观察了一种让过敏症患者和整洁爱好者都烦恼的物体——灰尘。微小的岩石颗粒不断冲刷太阳系，这种物质的流动会在行星体上留下一层薄薄的灰尘——包括土星的冰环。就像用手指沿着老房子布满灰尘的表面滑动一样，研究小组利用这些灰尘层来观察灰尘层在土星环上形成的速度。

“把这些圆环想象成你家里的地毯，”这项研究的共同作者、科罗拉多大学博尔德分校的物理学家萨沙·肯普夫在一份声明中说道。“如果你铺了一块干净的地毯，你只需要等待。灰尘会落在你的地毯上。圆环也是如此。”

从 2004 年到 2017 年，该团队使用了美国宇航局卡西尼号飞船上的一种名为“宇宙尘埃分析仪”的仪器。桶形的宇宙尘埃分析仪可以收集飞过的微小颗粒。

研究团队在 13 年内收集了 163 颗尘埃颗粒，这些尘埃颗粒全部来自土星附近区域之外。通过这些尘埃颗粒，他们计算出土星环在太空中聚集尘埃的时间可能只有几亿年，从太空角度来看，土星环相对较新。

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“我们知道这些环的大概年龄，但这并不能解决我们的其他问题，”肯普夫说。“我们仍然不知道这些环最初是如何形成的。”

研究小组估计，这些来自行星际的尘埃每年只会给土星环上每平方英尺的面积增加不到一克的尘埃。虽然这些尘埃数量不多，但经过数百万年，它们的数量还是会累积起来的。

科学家现在知道，这七个环是由无数冰块组成的，其中大部分大小与巨石相当。环中的冰重量约为土星卫星米玛斯的一半，延伸至土星表面近 175,000 英里。

由于 NASA 即将执行的欧罗巴快船任务将配备更先进的尘埃分析仪，未来对太空尘埃的研究可能会揭示更多有关行星年龄的信息。该任务计划于 2024 年 10 月发射，将探索木星的卫星欧罗巴，并确定这颗冰冷的卫星是否可能存在适合生命生存的条件。