NASA认为土星的星环很年轻可能会在几亿年内消失

来源：cnBeta 　2023-05-25 11:33:35

美国宇航局的卡西尼任务数据表明，土星环很年轻，可能只有几亿年的历史，并可能在类似的时间范围内消失。星环的质量、纯度和碎片积累率表明它们的年龄相对较小，寿命较短。有两项研究表明，星环形成的时间相对较短，并且正在迅速失去质量，而第三项研究则预测它们将在未来几亿年内消失。

这是卡西尼号在2010年1月2日从围绕土星的轨道上看到的。在这张图片中，土星夜间一侧的星环被大幅提亮，以更清楚地显示其特征。在白天，星环被直接的阳光和土星云顶的反射光照亮。这个自然色的视图是由卡西尼号航天器的窄角相机在离土星大约140万英里（230万公里）的地方用可见光拍摄的图像合成的。卡西尼号航天器于2017年9月15日结束其任务。资料来源：ASA/JPL-Caltech/空间科学研究所

虽然没有人能够看到没有星环的土星，但在恐龙时代，这颗行星可能还没有获得其标志性的配件，同时，未来的地球居民可能再次知道一个没有星环的世界。

(资料图片)

位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的科学家们最近进行了三项研究，考察了美国宇航局卡西尼号任务的数据，并提供了土星环既年轻又短暂的证据--当然，这是从天文学角度来计算。

新的研究着眼于星环的质量，它们的"纯度"，进入的碎片增加的速度，以及这如何影响到星环随时间变化的方式。把这些因素放在一起，人们就可以更好地了解它们已经存在了多长时间，以及它们还剩下多少时间。

尽管四颗巨行星都有星环系统，但土星的星环是迄今为止最庞大和最令人印象深刻的。科学家们正试图通过研究环是如何形成的以及它们是如何随时间演变的来了解原因。美国宇航局的研究人员和他们的合作伙伴最近的三项研究提供了证据，表明土星环是土星上最近增加的，它们可能只持续几亿年。资料来源：NASA/JPL-Caltech/空间科学研究所

这些星环几乎完全是纯冰。它们的质量中只有不到百分之几是来自微流星体的非冰"污染"，例如比沙粒小的小行星碎片。这些碎片不断地与星环颗粒相撞，并为环绕行星的物质提供了碎片。星环的年龄一直难以确定，因为科学家还没有对这种轰击进行量化，以计算它必须持续多久。

现在，三项新研究中的一项[1]对非冰雪物质的总到达率有了更好的概念，因此，自星环形成以来，它应该"污染"了多少。这项由科罗拉多大学博尔德分校领导的研究还表明，微流星体进入的速度并不像科学家们想象的那样快，这意味着土星的引力可以更有效地将这些物质拉入星环。这些证据加在一起，说明星环暴露在这种宇宙冰雹中的时间不可能超过几亿年--这只是土星和太阳系46亿年年龄中的一小部分。

支持这一结论的是由印第安纳大学领导的第二篇论文[2]，它从不同的角度探讨了微小的太空岩石对星环的持续打击。该研究的作者们发现了两件在研究中基本被忽视的事情。具体来说，他们正在研究支配星环长期演变的物理学，并发现两个重要因素是微流星体的轰击和这些碰撞产生的碎片在星环内的分布方式。考虑到这些因素，环可能在短短几亿年内就达到了目前的质量。这些结果还表明，由于它们如此年轻，它们很可能是在土星系统内不稳定的引力摧毁其一些冰冷的卫星时形成的。

"土星标志性的主环可能是我们太阳系最近的一个特征，这一观点一直存在争议，"埃姆斯的研究员、最近一篇论文的共同作者Jeff Cuzzi说，"但是我们的新结果完成了卡西尼号测量的三部曲，使得这一发现难以避免。"Cuzzi还担任了卡西尼任务中负责土星环的跨学科科学家。

那么，土星在采用其目前的外观之前可能已经存在了40多亿年。但是，它还能指望拥有我们今天所知的美丽星环多久呢？

卡西尼号任务发现，随着最内部区域的物质落入行星，星环的质量正在迅速流失。第三篇论文也是由印第安纳大学领导的，首次量化了星环物质向这个方向漂移的速度--流星体再次扮演了一个角色。它们与现有的星环颗粒的碰撞，以及由此产生的碎片被向外抛出的方式，共同形成了一种传送带式的运动，将星环物质带向土星。通过计算所有这些推搡的颗粒对于它们最终消失在行星中意味着什么，研究人员得出了一些关于土星的艰难消息：它可能在未来几亿年内失去它的环。

"这些结果告诉我们，所有这些外来碎片的不断轰击不仅污染了行星环，它还应该随着时间的推移使它们变小，"埃姆斯的研究员和所有三项研究的共同作者保罗-埃斯特拉达说。"也许天王星和海王星的小而暗的星环就是这一过程的结果。那么，土星的星环相对厚重和冰冷，是它们年轻的标志。"

年轻的星环，但又是相对短命的。不过，人类不必为它们的最终消亡感到悲哀，而是可以为自己是一个出生在土星被打扮得漂漂亮亮的时代的物种而感到庆幸，这是一个供我们观赏和研究的行星时尚标志。

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