土星环很年轻

土星的冰环只有几亿年的历史。资料来源:美国航天局/JPL

土星环似乎是太阳系的永久固定装置，激发了诗人和科学家的想象力。但是美国宇航局的卡西尼号探测器在今年最后几个月的观测中发现，这些年轮可能非常年轻——它们直到数亿年前才存在。研究人员在最近于路易斯安那州新奥尔良举行的美国地球物理联盟(AGU)会议上报告了这一发现。

研究表明，土星在他生命的相对后期获得了他的“宝石”。如果任何天文学家在地球上恐龙时代盯着天空，他们可能会看到一个赤裸而无趣的土星。

就在那时，一场巨大的灾难袭击了这个气态巨行星。也许一颗游荡的彗星或小行星撞上了一颗冻结的卫星，然后把它的残骸扔进了轨道。或者土星卫星的轨道由于某种原因而移动，由此产生的引力将卫星撕成碎片。

加利福尼亚州山景城的美国宇航局艾姆斯研究中心的行星环专家杰夫·奎兹说，不管它是如何发生的，来自卡西尼号探测器的两组新证据清楚地表明，与科学家长期以来所相信的不同，土星环在45亿年前的早期太阳系中并不存在。"它排除了最初土星环的故事."奎兹说，“这就是它的样子。”

第一组证据来自土星环的质量。多年来，许多科学家倾向于认为土星环比土星的卫星土卫二更大甚至更重。这主要是由于土星主环b环的不透明和致密的外观。仅仅几十亿年前才有足够的物质形成巨大的土星环——早期的太阳系充满了小行星。

但是现在，在卡西尼号探测器撞上土星大气层之前的最后22次飞行中，五次收集的数据使b环的质量成为焦点。罗马萨皮恩萨大学的行星科学家卢西亚诺·伊斯在12月12日的AGU会议上宣布了这一消息。国际空间站是卡西尼号探测无线电实验小组的负责人，该小组利用探测器无线电信号中的小多普勒频移来确定其周围物体的质量。

当卡西尼号探测器在最后一段时间开始穿过土星和土星环之间的缝隙时，该小组可以分辨出土星环的重力，从而获得它们的质量。社保局说:“核心价值是0.4土卫二的质量。”他补充说，如果将质量与年龄联系起来的理论是正确的，“这是土星环和土星不是一起形成的明显迹象。”

这一结论得到了另一组证据的支持，这是在当地时间周三举行的一次会议上宣布的。一场持续不断的黑色小流星雨从太阳系边缘落入土星，据估计，随着时间的推移，土星光环中的原始水冰会变暗。它们变黑的时间取决于撞击的频率，这是不确定的。

经过12年的艰苦测量和分析，搭载在卡西尼号探测器上的宇宙尘埃分析仪确定了微陨石的流速，结果显示它“不符合古代环的特征”，即将公布新结果的科罗拉多大学空间物理学家萨莎·肯普夫说。

这一流量比卡西尼先前的估计高10倍，表明土星环的年龄在1.5亿到3亿年之间，甚至更年轻。"我们的测量方法是最直接的方法."肯普夫补充道，“你不能做得更多。它一定很年轻。”

科罗拉多大学的行星科学家拉里·埃斯波西托说，总的来说，这两个结果是年轻土星环的一个令人信服的例子。"土星环一直被认为非常古老."他说，“这两个卡西尼号的研究结果有力地证明了这些年轮是年轻的，大概在2亿年后。”

卡西尼号探测器于今年9月15日凌晨4点55分在土星大气中解体，以防止探测器污染土星的卫星，包括土卫六和土卫二，它们可能有生命迹象。卡西尼号探测器于1997年10月15日发射。它沿途访问了金星、地球、月球、小行星和木星，并于2004年抵达土星轨道。在过去的20年里，卡西尼号的探索任务极大地更新了人类对土星的认识，包括它的复杂光环、各种类型的卫星和磁场环境。它取得了一系列重大发现，例如在土卫六上存在一个全球海洋，在土卫六上存在一个液态甲烷海洋，以及在土卫六发射的羽流中探测到氢。

在土星的13年中，卡西尼号探测器发回了大量数据，仅图像就有近40万张。基于这一信息，科学家已经发表了大约4000篇科学论文。基于这些信息，美国国家航空航天局还为未来十年的木卫二和其他太空探索项目设计了一个探测器项目。尽管卡西尼号探测器已经完成了它的使命，科学家们说将来仍有可能做出重大发现。例如，来自探测器的数据将有助于确定土星环的实际年龄及其磁场的持久性。(赵茜·Xi)

中国科学新闻(2017-12-14，第二版国际)