星環(huán)是土星的標(biāo)志性特征，也是無數(shù)天文愛好者的最愛。長久以來，土星環(huán)如何形成便是一個(gè)不解之謎，也因此吸引了很多天文學(xué)家的目光。科學(xué)家現(xiàn)在認(rèn)為土星環(huán)并非與生俱來，而是誕生于1000萬年前。當(dāng)時(shí)，土星俘獲了一顆巨型彗星。這顆彗星在土星的引力拖拽下土崩瓦解，所產(chǎn)生的碎片形成了美麗的星環(huán)。
科學(xué)家認(rèn)為土星環(huán)誕生于1000萬年前。當(dāng)時(shí)，土星俘獲了一顆彗星。這顆彗星在土星的引力拖拽下土崩瓦解，所產(chǎn)生的碎片形成了美麗的星環(huán)
土星是一顆氣態(tài)巨行星，憑借壯觀的星環(huán)和62顆衛(wèi)星著稱太陽系。太陽系誕生于45億年前，土星環(huán)的歷史可能遠(yuǎn)不及太陽系。在這些美麗的星環(huán)誕生時(shí)，恐龍仍在地球上咆哮?？茖W(xué)家認(rèn)為土星環(huán)可能只有1000萬年歷史，當(dāng)時(shí)一顆多冰彗星被“吸入”土星軌道并被巨大的引力場撕成碎片。這些碎片最終形成了星環(huán)。
這一發(fā)現(xiàn)意味著太陽系在近期內(nèi)仍可能發(fā)生巨大變化，地球甚至可能在將來的某一天擁有自己的星環(huán)。不過，這里的“近期”并非通常意義上的“近期”，可能是幾百萬年，幾千萬年甚至幾億年。
科學(xué)家認(rèn)為土星環(huán)可能只有1000萬年歷史，當(dāng)時(shí)一顆多冰彗星被“吸入”土星軌道并被巨大的引力場撕成碎片。這些碎片最終形成了星環(huán)
土星環(huán)一直是天文學(xué)家著迷的對象，因?yàn)樾黔h(huán)內(nèi)存在各種各樣的顆粒，從微小的冰粒到房子大小的巨石。在大名鼎鼎的“卡西尼”號飛船的幫助下，科學(xué)家揭開了土星環(huán)的年齡之謎。2017年書寫“最終篇章”時(shí)，這艘飛船曾22次潛入土星環(huán)，最后墜落土星大氣層，以“自殺”方式結(jié)束了自己的使命。
“卡西尼”號的觀測數(shù)據(jù)幫助科學(xué)家估算土星環(huán)的質(zhì)量。由于過往流星的巖石碎片會依附在多冰星環(huán)表面，隨著時(shí)間的推移，星環(huán)的顏色逐漸變暗。這允許科學(xué)家估算星環(huán)的歷史。根據(jù)發(fā)生于《科學(xué)》雜志的研究論文，土星環(huán)的歷史在100萬到1000萬年之間，要比土星年輕得多。45億年前，土星與太陽系一同誕生。
“卡西尼”號飛船發(fā)現(xiàn)的土星環(huán)波浪結(jié)構(gòu)，被稱之為“土衛(wèi)十2:1螺旋密度波”。研究發(fā)現(xiàn)土星的星環(huán)并非與生俱來
研究論文合著者、加州大學(xué)伯克利分校的地球與行星學(xué)教授布克哈德·米利特澤指出：“與其他很多人一樣，我從小到大一直相信土星環(huán)的歷史與土星一樣悠久。但現(xiàn)在看來，這種想法是錯誤的。在不是不久以前，一顆彗星的戲劇性撞擊改變了土星的面貌。我們認(rèn)為此次撞擊的發(fā)生時(shí)間與導(dǎo)致恐龍滅絕的小行星撞擊大致相同，說明太陽系并非我們過去認(rèn)為的是一個(gè)非常平靜的所在?！?/span>
“卡西尼”號飛船曾潛入土星環(huán)內(nèi)進(jìn)行觀測。這是一種危險(xiǎn)做法，因?yàn)轱w船隨時(shí)可能遭到星環(huán)內(nèi)巨石的撞擊。不過，這種冒險(xiǎn)也讓科學(xué)家首次根據(jù)星環(huán)引力拖拽的強(qiáng)度，對星環(huán)內(nèi)的物質(zhì)數(shù)量進(jìn)行測算。
迄今為止解析度最高的土星環(huán)彩照，展示了B環(huán)中內(nèi)區(qū)域的一部分。土星環(huán)的歷史在100萬到1000萬年之間，要比土星年輕得多
根據(jù)科學(xué)家的測算，土星環(huán)的質(zhì)量大約相當(dāng)于土衛(wèi)一“米瑪斯”的五分之二。土衛(wèi)一的質(zhì)量只有月球的兩千分之一。這個(gè)計(jì)算結(jié)果終結(jié)了行星學(xué)家長久以來的爭論。一些行星學(xué)家認(rèn)為土星環(huán)與星環(huán)一同形成，其他人則認(rèn)為星環(huán)的歷史更為年輕。
研究表明土星環(huán)非常年輕，環(huán)內(nèi)物質(zhì)來自于一顆多冰彗星。這顆彗星原本棲息在太陽系外側(cè)的柯伊伯帶，后被土星俘獲。在土星的引力拖拽下，彗星被撕成碎片。這些碎片形成了絢麗的星環(huán)。另一種可能性是，土星環(huán)來自于兩顆或者更多衛(wèi)星的對撞，對撞產(chǎn)生的碎片形成了星環(huán)。
藝術(shù)概念圖，“卡西尼”號飛船穿過土星環(huán)面。這艘飛船曾潛入星環(huán)內(nèi)進(jìn)行觀測。這是一種危險(xiǎn)做法，因?yàn)轱w船隨時(shí)可能遭到星環(huán)內(nèi)巨石的撞擊
英國開放大學(xué)空間學(xué)名譽(yù)教授約翰·扎內(nèi)基表示：“土星環(huán)是太陽系內(nèi)最引人注目的奇觀之一?！比魏谓柚h(yuǎn)鏡一睹星環(huán)的人，無不被它們的魅力所震撼。“研究結(jié)果表明土星環(huán)要比土星年輕得多，后者擁有45億年歷史。不過，這一發(fā)現(xiàn)尚不具有決定性?！?/span>
扎內(nèi)基指出：“如果一顆具備‘星環(huán)制造’能力的彗星撞擊地球，我們的地球也可能擁有自己的星環(huán)。不過，我們可能看不到這一天的到來，因?yàn)槊土业淖矒魧⒔o地球上的生命帶來滅頂之災(zāi)?！?/span>
藝術(shù)概念圖，“卡西尼”號正對土星進(jìn)行觀測
回顧“卡西尼”號任務(wù)
“卡西尼”號于1997年從佛州卡納維拉爾角發(fā)射升空，經(jīng)過7年的飛行抵達(dá)土星系統(tǒng)，隨后環(huán)繞土星13年。2000年，“卡西尼”號用了6個(gè)月時(shí)間研究木星，2004抵達(dá)土星。在對土星進(jìn)行觀測時(shí)，它發(fā)現(xiàn)了6顆新衛(wèi)星、星環(huán)內(nèi)高聳的三維結(jié)構(gòu)以及一場持續(xù)近一年之久的巨型風(fēng)暴。
2004年12月13日，“卡西尼”號第一次飛掠土衛(wèi)六“泰坦”和土衛(wèi)四“狄俄涅”。12月24日，歐航局向土衛(wèi)六派遣“惠更斯”探測器，研究大氣層和地表構(gòu)成，最后發(fā)現(xiàn)了由甲烷和乙烷構(gòu)成的烴湖。2008年，“卡西尼”號完成探索土星系統(tǒng)的主任務(wù)，開始執(zhí)行擴(kuò)展任務(wù)——卡西尼晝夜平分時(shí)任務(wù)。
“卡西尼”號不僅研究土星，同時(shí)還對眾多土星衛(wèi)星進(jìn)行觀測并拍攝大量精彩照片。這幅照片拍攝于2009年11月1日，展示了土衛(wèi)二“恩克拉多斯”和土衛(wèi)十七“潘多拉”
2010年，“卡西尼”號開始第二項(xiàng)任務(wù)——卡西尼至點(diǎn)任務(wù)。2011年12月，“卡西尼”號獲取解析度最高的土衛(wèi)二“恩克拉多斯”圖像。2012年12月，它對金星凌日進(jìn)行追蹤，測試觀測系外行星的可能性。2013年3月，“卡西尼”號最后一次掠過土衛(wèi)五“利亞”，測量其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引力拖拽。
“卡西尼”號的觀測揭示了土星環(huán)的復(fù)雜一面，幫助科學(xué)家了解它們的構(gòu)成。研究小組發(fā)現(xiàn)土星環(huán)由水、甲烷、氨、二氧化碳、分子態(tài)氮和一氧化碳構(gòu)成
2013年7月，“卡西尼”號拍攝土星背光照，對星環(huán)進(jìn)行細(xì)致觀測，同時(shí)還拍攝了一幅地球照片。2017年4月，“卡西尼”號與土衛(wèi)六上演最親密接觸，而后書寫“最終篇章”，9月15日結(jié)束自己的使命。
倫敦大學(xué)學(xué)院穆勒太空科學(xué)實(shí)驗(yàn)室行星科學(xué)組負(fù)責(zé)人安德魯·科特斯表示：“‘卡西尼’號任務(wù)改變了我們對地外如何孕育生命的認(rèn)知。火星、土衛(wèi)二、木衛(wèi)二和土衛(wèi)六都可能孕育出生命。我們徹底改寫了有關(guān)土星的教科書?！?/span>
