自从伽利略发现土星外围有一圈“腰带”，土星环就一直困扰着科学家们。“我不知道在这样一个如此令人惊讶、如此出乎意料、如此新颖的情况下该说些什么，”他写道。他当时没有意识到这一点，但他看到了这个行星的光环，一个大部分由冰组成的宇宙花环。
土星是太阳系中最为奇特和壮观的行星之一，它的光环远远看去如同一张巨大的密纹唱片，从土星赤道上空一直延伸到80,000公里远的地方。土星环结构极其复杂，由七道宽窄不一的主环和环缝构成，环的厚度最薄处仅有10米，最厚的地方也不过1公里，简直就像刀一样锋利。
从地球上看，这些环看起来是固态的，但近距离看，它们是由无数粒子组成的半透明带，大部分是冰和一些岩石。有的只有一粒糖那么大，有的像山那么大。它们一圈又一圈地旋转，土星的引力和它们的轨道速度之间保持着微妙的平衡。
在伽利略发现这颗行星近400年后，科学家们利用美国国家航空航天局的卡西尼号探测器对其进行了观测。卡西尼号环绕土星飞行了13年，直到2017年9月，它耗尽了燃料投入土星坠毁。直到现在，科学家们仍在整理传回来的关于土星的数据，希望能找到有关土星的许多问题的答案。
近期发表的一项最新研究结果回答了一个基本但却令人难以回答的问题:这些令人惊叹的光环中究竟有多少物质？几十年来，对土星环质量的估计一直存在很大差异，即使是进入土星轨道内的卡西尼号，也要到最后才能提供准确的测量数据。
在卡西尼号生命的大部分时间里，它的飞行轨道都在土星光环之外。卡西尼号任务的首席科学家琳达·斯皮尔克没有参与最新的研究，她说：“土星和土星环的质量加在一起，真的没有办法把它们分开”。
卡西尼号在土星环中进进出出，根据它探测到的数据，土星环的质量大约是土卫一的40%，土卫一大约是月球的2000倍。更通俗地说，这些环的质量大约是整个南极冰架的一半，覆盖面积是地球的80倍。
NASA喷气推进实验室的行星科学家邦尼·布拉蒂说：“这是对土星环质量最精确的测量，虽然误差幅度相当大，有接近30%的不确定性，但它比我们以前得到的任何测量值都要准确得多。”
新的估计有助于回答另一个困扰科学家的土星问题:土星环有多古老？几十年来，科学界分为两个阵营。有人认为土星环系统是在46亿年前形成的，我们所知道的太阳系是由太阳诞生时留下的滚滚尘埃形成的。另一种说法是，这些年轮是一个年轻的特征，形成于1亿年前恐龙在地球上行走的时候。最新的研究支持了土星环起源较年轻的说法。根据目前的模型，年轮质量越大，它们就越老，反之亦然。新的研究表明，这些年轮的质量没有科学家们想象的那么大，这意味着它们也更年轻。这项研究的作者说，他们的新估计，结合以前的研究，表明这些环有1000万到1亿年的历史。
尽管如此，大多数科学家现在一致认为土星环并不是在土星旁边形成的。一个关于原始起源的故事可能是较直接的：年轻的太阳系是一团混乱的飞行碎片，土星有可能将其中一些碎片套索到一个持久的轨道上。
科学家现在怀疑这些环是宇宙闯入者的碎片。在两股引力的夹击下，即一股引力将其拉向土星，另一股引力将其抽离，使得物体破碎成碎片。随着时间的推移，这些碎片逐渐平展成一个精致的圆盘。
为了真正探测土星环的起源，科学家们可以使用另一个卡西尼号。奥多诺霍说:“如果钱不是问题，你可以派一个探测器去那里，挖出一些物质进行研究。”
加州大学伯克利分校的地球与行星科学教授Burkhard Militzer认为，形成土星环的物质可能来自一颗柯伊伯带彗星。当它的运行轨道过于接近土星时，就会被土星强大的潮汐力瓦解。由于处于行星洛希极限之内，这些碎片无法重新形成卫星，只能在引力作用下组成一道道规则排布的环带。
根据这个理论，如果一颗彗星和地球“亲密接触”，或许地球也能拥有土星一样亮丽的光环。不过由此造成的巨大冲击对于地球生命来说根本无法承受，即使人类文明延续到那一天，也可能无法幸免于难。
本文来自投稿，不代表本人立场，如若转载，请注明出处：http://www.sosokankan.com/article/143098.html