土星的冰环可能比看上去要古老得多，因为它们能够抵抗岩石碎片撞击造成的污染。
兵藤等人。表明土星环的明显年轻可能是由于耐污染性，而不是表明土星环的形成年龄年轻。图片来源：NASA / ESA / Hubble / A. Simon，NASA 戈达德太空飞行中心 / MH Wong，加州大学伯克利分校 / OPAL 团队。
曾经被认为是古老的，可能与地球本身同时形成——大约 45 亿年前。
随着时间的推移，微流星体的撞击被认为会使构成环的岩石和冰颗粒变脏并变暗。
然而，当美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船在2004年到达土星时，它观察到土星环看起来相对明亮和干净。
“土星环已经根据非冰微流星体轰击随着时间的推移使环变暗的假设，卡西尼号的观测表明环颗粒似乎相对干净，”Ryuki Hyodo博士说来自东京科学研究所及其同事。
“这些年轻的年龄估计假设这些环是由纯水冰颗粒形成的，具有撞击非冰微流星体材料的高吸积效率。”
在这项新研究中，研究人员使用计算机模型模拟了微流星体和冰环粒子之间的碰撞。
他们发现，高速撞击会导致微流星体蒸发，然后蒸气在土星磁场内膨胀、冷却和凝结，形成带电纳米颗粒和离子。
研究小组的模拟显示，这些带电粒子要么与土星相撞，要么被拖入土星大气层，要么完全逃离土星的引力。
因此，科学家们认为，这种材料很少沉积在环上，从而使环保持相对清洁的状态。
他们认为，非常低的污染水平可能意味着土星环实际上已有数十亿年的历史，并且只是保持着更年轻的外观。
尽管还需要进一步的研究，但这一过程也可能发生在天王星和海王星的环中，以及巨行星周围的冰冷卫星上。
作者说：“导致带电纳米颗粒和离子产生的高速撞击可能会发生在天王星环和海王星环以及巨行星周围的冰卫星等地方。”
“虽然这种机制可能不会改变受影响目标的整体成分，但它表明表面成分可能会发生变化。”
“此外，来自撞击器的新材料可能无法有效地融入卫星的环或表面，而是被运输到其他地方。”
“因此，在巨行星的各种环系统中观察到的整体成分差异可能归因于它们的形成过程，例如，当建筑材料来自系统外部时，而不是形成后的动力学。”
这学习本周发表在杂志上自然地球科学。
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R·兵藤等人。土星环粒子在微流星体撞击过程中的抗污染性。纳特。地球科学，2024 年 12 月 16 日在线发布；号码：10.1038/s41561-024-01598-9
