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某种事物正在扰乱土星著名而壮丽的光环，以及木星周围不太为人所知的光环。这些环系统乍一看似乎是平面的、薄如晶圆的冰和尘埃带，但经过仔细检查，人们发现它们是波纹状的，像波纹状的锡屋顶一样。
在这两种情况下，罪魁祸首似乎都是彗星碎片撞击，这些撞击使环倾斜，而这种倾斜在多年后变成了环内波纹的螺旋形图案。这是3月31日在《科学》杂志上在线发表的两项研究的结论——一项关于土星的研究，一项关于木星的研究——这两项研究进一步精确地指出了碎片撞击环并产生波纹的具体日期：土星为1983年末；木星为1994年中。
这是一个法医故事，跨越数十年，以及数十亿公里的行星际空间，为此，四艘宇宙飞船被投入使用。当时正在木星轨道上运行的美国宇航局伽利略号宇宙飞船在1996年首次注意到木星主环中出现的波纹，但当时环特征的性质有些不清楚。“基本上，这只是那种你会盯着它然后说，‘嗯，我希望我们能获得更多数据’的事情之一，”位于加利福尼亚州山景城的SETI研究所的行星天文学家、木星环研究的主要作者马克·肖沃尔特说。
直到13年后，当美国宇航局的卡西尼号宇宙飞船在土星轨道上注意到类似的情况时，谜题的碎片才开始拼凑在一起。卡西尼号正在土星2009年春分期间探索土星系统，当时环平面与太阳中心对齐。由于太阳角度如此之低，环内的垂直波纹投下了长长的阴影，卡西尼号能够识别出来。有些只有两米高，大约和洛杉矶湖人队后卫科比·布莱恩特一样高。它们看起来像一个近乎同心波纹的系统，就像环在某种程度上被撞出对齐，然后被土星的引力扭曲成一个紧密的波纹状螺旋一样。
“这种波纹似乎是在过去的某个离散时间形成的——1983年，”康奈尔大学的行星科学家、土星研究的负责人马特·赫德曼说。“某种东西导致环倾斜，我们看到的是倾斜的图案缠绕起来。”但1983年究竟发生了什么仍然未知；早期的一个假设认为，土星本身以某种方式猛然一动，使行星和环失去对齐。
土星波纹环的发现促使人们重新评估木星数据，包括查看伽利略号在2000年拍摄的一些后期图像，以及新视野号探测器在2007年飞掠木星前往冥王星时拍摄的图像。肖沃尔特还挖掘了哈勃望远镜的木星档案数据，但其观测角度无法很好地观察环结构。“尤里卡时刻之一是当我们意识到，如果它与我们在土星上看到的是同一件事，那么它看起来不会与1996年时相同，”肖沃尔特说。“如果这是我们在土星上看到的相同的物理现象，那么我们一直在寻找错误的模式。”随着倾斜变得越来越扭曲到环中，螺旋图案变得更紧密，波纹之间的间距缩小；1996年相距近2000公里的波纹到2000年时仅相距700公里。2007年，当新视野号飞掠时，波纹之间的间距仅为350公里。
通过追溯波纹随时间向后演化的过程，肖沃尔特和他的同事发现，环在1994年7月至10月之间的某个时间倾斜了约两公里。这是一个巨大的线索，指向行星际谜团中潜在的罪魁祸首——苏梅克-列维9号彗星于1994年7月撞击木星，在一次大型、有充分记录的撞击中轰击了木星。这颗彗星的碎片在撞击木星之前已经分裂成许多碎片，并在几天内撞击木星，似乎已经使木星环失去了平衡。“这基本上是我们的确凿证据，”肖沃尔特说。
这一发现反过来又揭示了土星可能发生的事情。“然后我们想，‘哦，也许这是同一种事情’，”赫德曼说。“要倾斜环的广阔区域，你需要某种类似于强烈的流星雨的东西，”他说。一颗完整的、完好的小行星或彗星会直接穿过环，但如果一颗尺寸合适的彗星像苏梅克-列维9号彗星一样分裂开来，则可能会以足够的力降落在环上，从而产生足够的倾斜。（在推测的1983年撞击发生时，土星位于地球的朝阳面，因此地球上的天文学家无法看到它。）
这两个行星上波纹现象的相似性——以及苏梅克-列维9号彗星和木星波纹之间的时间联系——使这项研究在其他环科学家眼中更具可信度。“我们用肉眼看到的最大事物与木星环中最大的影响相符，这一事实非常引人注目，”美国宇航局艾姆斯研究中心（位于加利福尼亚州莫菲特菲尔德）的行星科学家和卡西尼团队成员杰夫·库齐说，他没有参与这项新研究。
“我认为这是一个非常引人注目的论点，尤其是考虑到这两篇论文放在一起，”美国宇航局喷气推进实验室（位于加利福尼亚州帕萨迪纳）的行星科学家和卡西尼项目科学家琳达·斯皮尔克说，她也没有参与这项新研究。“我知道我们一直在土星方面苦苦思索，并研究各种解释——与木星系统中的事件联系起来真的很有帮助。”
斯皮尔克指出，卡西尼号在土星还有几年的计划运行时间；如果此类碎片撞击发生得足够频繁，该航天器可以记录下这种环的扰动。“也许如果我们幸运的话，我们可以到达那里并亲眼目睹这样的事件，”她说。
目前，这个谜题似乎按组装的方式运行。“我们正在收集没有人会认为可以拼凑在一起的碎片，”肖沃尔特说。“而且我们正在发现一个相当简单的故事——是彗星撞击环并使其倾斜，而倾斜变成了螺旋。将它们拼凑在一起是一件有趣的事情。”