土星环之谜
作者 张唯诚
发表于 2023年5月
“卡西尼号”土星探测器拍摄的土星和土星环

土星环年龄之争

“如果恐龙能用望远镜观测宇宙,那么它们有可能看到没有光环的土星”,这是科学家们最新得出的一种判断。这些科学家认为,土星的光环很年轻,它没有土星那样古老,很有可能诞生于地球的恐龙时代。

关于土星环,人们一直心存疑问:它是如何产生的?产生于什么时候?组成它的物质来自哪里?尤其令人不解的是,土星环相对于土星环绕太阳运行的轨道面倾斜了近27度,这是怎么回事呢?

大致上说,对于土星的年龄,天文学家们一直持有两种不同的观点。一种观点认为土星环很古老,应该是和土星同时诞生的。另一种观点则认为土星环很年轻,可能只存在了一两亿年。持后一种观点的人认为,土星环很明亮,不像有太多陈年的污垢和岁月的痕迹。太空中存在不少星际尘埃,还有大量来自彗星和小行星的碎片,假若土星环在太空中暴露了几十亿年,它就应该染上不少灰尘,它的环面应该变得暗淡和污浊才对。

为了弄清楚情况,科学家们使用“卡西尼号”土星探测器搭载的紫外图像光谱仪仔细研究了土星环中的颗粒。他们发现土星环上夹杂着一些冰块,认为这些冰块有可能在环内物质的循环过程中发挥了重要的“保洁”作用,它们将来自宇宙的污染物稀释和吸收掉了,因此土星环虽然并不暗淡,但依然可以很古老。这就是说,土星环有可能形成于45亿年前,和土星诞生于同一时期,那时太阳和它的行星刚刚从星云中脱颖而出。

卫星的碎片组成了环绕土星的土星环

然而,在研究了落在土星环上的星际尘埃后,科学家们又得出了相反的结论。那些尘埃是 2004年“卡西尼号”土星探测器抵达土星后,用携带的尘埃计数器收集到的。数据显示,土星环被污染的年龄最多只有几亿年,这样的结果佐证了土星环很年轻的观点。

2017年9月,“卡西尼號”土星探测器又对土星环作了一次全新的探测,这是它在结束土星探测使命之前的最后一次探测行动。

本文刊登于《科学24小时》2023年5期
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