很難想像沒有它輝煌、廣泛、複雜的光環。然而，當卡西尼號探測器於2004 年抵達研究這顆行星時，它有了一個奇怪的發現：構成環的冰塊和顆粒出奇地干淨，沒有天文學家預期會因微流星體持續轟擊而發現的塵埃。
科學家認為這意味著環並不總是存在的。事實上，他們不過是100至4億年。可能是在他們頭頂的天空中，赤裸的、無環的土星正在踐踏地球。
好吧，你可以從大腦中消除那些令人不安的心理畫面。一項新研究由東京科學研究所和法國國家科學研究中心的研究人員設計發現土星環可能畢竟很古老——並且對環內的冰如何保持乾淨如哨子的情況給出了簡潔的解釋。
「卡西尼號太空船的數據表明，這些環可能很年輕，因為它們看起來很乾淨，許多人只是接受了這個結論。然而，我們現在的理論工作表明，乾淨的外觀並不一定意味著這些環很年輕，」行星科學家龍樹東京科學研究所的 Hyodo 告訴 ScienceAlert。
“所以，我認為這是指導未來行星探索任務的重要見解；你最好不要被它的第一眼所迷惑。”
儘管太陽系中的其他巨行星也有環，但它們與土星的環完全不同。,、和海王星都被精緻、空靈的環所束縛，除非你使用。
相比之下，土星實際上是由其廣闊的光環來定義的。鑑於已發現大量氣態巨行星，在太陽系之外，環似乎很常見，但我們對土星這樣的環知之甚少。如果它們的壽命相對較短，僅持續數億年，我們對他們的經歷可能只是身處其中的一個例子。
但如果它們的壽命更長，這不僅會對太陽系產生影響，也會對太陽系產生影響。雄偉的行星環可能是我們可以考慮的因素的。
土星環年輕的假設是基於高速流星體不斷轟擊構成土星環的冰而沒有塵埃的情況。 Hyodo 和他的同事想知道環的年輕外觀是否還有其他解釋，因此他們進行了理論建模，看看當你在寒冷的真空空間中將塵埃粒子高速撞擊到冰中時會發生什麼。
尺寸小於 100 微米的微小微流星體在土星強大的引力作用下加速繞土星旋轉。同時，構成環的冰塊可能會更大一些，從厘米到米。
當粒子運動超過25公里時（約 15 英里）每秒撞擊冰塊時，撞擊產生的熱量不會污染冰塊，反而會導致微流星體和冰表面的一小部分區域蒸發；其中一些凝結成奈米顆粒，其餘的仍然是原子和分子。
從那裡開始，「奈米顆粒、原子和分子在土星周圍的等離子體環境中帶電；一旦帶電，土星的磁場就會影響帶電奈米顆粒和離子的軌道，」兵藤解釋道。
「最後，微流星體材料（環的變暗材料）現在以奈米顆粒和離子的形式，要么撞擊土星，要么逃入土星大氣層或進入太空。總之，環很難被微流星體變暗。影響。 」
如果是這樣的話，土星環可能已有數十億年的歷史。此外，這種現象可能意味著土星環未來存在的時間比我們想像的還要長。卡西尼號探測到大量水從土星落下– 每半小時足以填滿一個奧林匹克游泳池。
觀察到的下落物質被解釋為環衰變的速率；只需一億年，它們就會變得面目全非。但是，Hyodo 和他的同事發現，環雨可能是微流星體轟擊產生的蒸發水。
如果土星環更古老，它們也更容易解釋。數十億年前，太陽系更加混亂，增加了小行星或嬰兒行星之間碰撞等事件的可能性，這些碰撞產生了圍繞土星旋轉並形成土星環的碎片雲。
目前這只是一個假設，但它肯定會解決有關土星及其環的幾個持續存在的問題。 Hyodo 和他的同事正在努力進一步探索他們的發現。
「根據我們的研究，我的同事現在正在進行實驗室實驗，以模擬微流星體對冰粒子的影響。這些實驗可以幫助進一步驗證我們的結果，」他告訴 ScienceAlert。
「此外，我正在領導科學團隊執行多項日本行星探索任務，包括未來可能進行的一項任務，致力於更仔細地研究土星環。這樣的任務將使我們能夠比卡西尼號更接近土星環的距離，從而使我們能夠我們直接觀察撞擊事件或收集間接證據，可以更多地了解環的年齡。
該研究發表於自然地球科學。
