一项新的研究表明，关于土星环的巨大争论远未结束。
多年来，科学家们一直在争论土星著名光环的年龄：它们是古老的，可以追溯到土星本身的诞生吗？还是环系统在最近的1亿年左右才形成的？
后一种假设在过去几年中逐渐受到重视，多篇论文报告说，这些环可能比恐龙还要年轻。这些研究引用了环的成分——超过95%的纯水冰——和总质量，美国宇航局的卡西尼号探测器在2017年土星的史诗般的“盛大结局”后不久将其定为约1540万亿公吨。（从角度来看，1540万亿公吨大约是土星卫星弥玛斯质量的40%，弥玛斯宽250英里，即400公里。）
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鉴于这两个数字以及微陨石的轰击率，这个想法认为环一定是年轻的。毕竟，旧的环应该被硅酸盐、有机分子和其他化合物“污染”得多。
但是，由蓝色海岸大学和法国大学研究所的奥雷利安·克里达领导的这项新研究认为，这种解释存在一些严重问题。首先，科学家们表示，轰击率可能会随时间变化。也许现在异常高——由于（假设的）最近的遥远柯伊伯带天体的碰撞，例如——并且在它们的大部分历史中，环受到的污染强度要小得多。
克里达和他的同事还指出，在盛大结局期间，卡西尼号还在土星的上层大气中发现了有机物，以及气态巨行星与其最内环之间的间隙中的固体颗粒。研究人员说，这些东西几乎肯定来自土星环。
“一种可能的解释是，导致环侵蚀和这些纳米颗粒发射的（未知）过程实际上正在‘清洁’环，优先去除硅酸盐而不是水冰，”克里达和他的团队在今天（9月16日）在线发表在《自然天文学》杂志上的新研究中写道。
如果真是这样，环看起来会比实际年轻得多。
然后是环系统的总质量。事实上，1540万亿公吨“实际上与原始大规模环的预期动力学演化相符，”研究人员在新研究中写道。“构成环的冰块之间的相互作用导致角动量向外转移，从而导致环的扩散。”
在距离土星超过87,000英里（140,000公里）的距离处，环状物质的自引力胜过了气态巨行星的潮汐力。克里达和他的同事说，这导致了卫星和卫星的形成，以及环的质量大量损失。他们补充说，卡西尼号测量的环的当前质量非常符合古老的起源，然后是扩散和卫星的形成（尽管最初的环质量仍然未知）。
因此，克里达认为土星环是古老的，与太阳系一样古老。
“我必须承认我带有偏见，因为我非常喜欢卫星从环形成的模型（我为它的发展做出了贡献），如果证明它[是]不可能的，我会感到很恼火，”他通过电子邮件告诉Space.com。
“但我认为，客观地说，它形成了一幅更加一致的图景，其中土星同时形成的令人信服的模型，加上与观测结果一致的卫星的形成和向外迁移，”他补充说。“此外，目前的质量与45亿年的演化非常一致，因此一切都吻合。”
他和其他人强调说，确定环的年龄对于多种原因都很重要。首先，如果环是年轻的，那么土星的大部分冰冷卫星也可能是年轻的——包括喷射间歇泉的恩克拉多斯，它的冰冷外壳下有一个巨大的咸水海洋。
恩克拉多斯被广泛认为是太阳系中孕育外星生命的最佳选择之一，如果生命有45亿年的时间在那里开始，而不是1亿年的时间，那么这方面的机会就会好得多。（另一个可能孕育生命的土星卫星，巨大的泰坦，被广泛认为是古老的。）
此外，克里达说，更好地了解环的历史将大大揭示土星系统本身的演变。例如，正如环扩散情景所假设的那样，该行星的大部分卫星是否确实是从环中诞生的？
克里达告诉Space.com，“如果环是最近以目前的质量诞生的，那么这个模型就行不通了，卫星的形成方式一定不同（与土星同时形成，就像太阳周围的行星一样）”。“此外，这种卫星从环形成的模型可以应用于天王星和海王星（它们随后会失去原来的环）；因此，这是一个比土星更普遍的问题。”
研究人员将继续仔细研究来自卡西尼号盛大结局的数据，以及该探测器在土星的13年多中进行的许多其他测量结果，未来几年还会继续。因此，关于土星环年龄的争论可能会继续下去。敬请关注！
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