新研究称土星环并不“年轻”，其与土星一样古老

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IT之家 12 月 17 日消息，土星环可能并非像近期研究暗示的那样年轻，一项新研究表明，土星环的年龄可能与这颗巨行星一样古老，高达数十亿岁。

据IT之家了解，土星环的年龄一直存在争议。一些研究人员认为，这些标志性的光环与土星一起在大约 45 亿年前形成，由太阳系诞生后留下的轨道冰屑演化而来。另一些人则认为土星环非常年轻，可能源于土星引力撕裂彗星或冰冷卫星后产生的碎片。

科学家们曾认为，解开这个谜团的方法之一就是更仔细地观察土星环。随着时间的推移，微流星体（小于沙粒的太空岩石）会撞击构成土星环的明亮冰颗粒，土星环上的尘埃量可以作为判断其存在时间长短的一个依据。

2004 年美国宇航局的卡西尼号探测器抵达土星时发现，土星环相对明亮洁净。随后分析表明，土星环的年龄约为 1 亿到 4 亿岁。相比之下，恐龙大约在 2.3 亿年前出现在地球，并主宰陆地生命，直到 6500 万年前的一次宇宙撞击事件才灭绝。

然而，这项新研究的主要作者、东京理科大学行星科学家 Ryuki Hyodo 称：“认为土星环年轻的想法在太阳系漫长的演化历史背景下显得非常奇怪，恐龙时代意味着太阳系当时已经非常稳定。”

相比之下，Hyodo 称，当土星在大约 45 亿年前形成，或者在大约 40 亿年前的后期重轰炸期，“太阳系要混乱得多。许多大型行星体仍在迁移和相互作用，这大大增加了可能导致土星环形成的重大事件的发生几率。”

为了解开土星环的年龄之谜，Hyodo 及其同事在这项新研究中，开发了用于模拟微流星体与土星环碰撞的 3D 计算机模型。他们表示，这些撞击通常以每小时约 108,000 公里的速度发生。

研究人员发现，这些高速碰撞会产生超过 9725 摄氏度的高温，导致微流星体汽化。然后这些气体会在土星磁场内膨胀、冷却并凝结，产生带电离子和微观粒子。

模拟随后揭示，这些带电粒子大部分会撞击土星，逃离土星引力，或者被拖入土星大气层。科学家们发现，很少有这些物质污染土星环，使它们保持相对清洁。

Hyodo 说：“外观干净并不一定意味着土星环年轻。”

Hyodo 强调，这项新研究并没有否定卡西尼号的研究结果。“相反，这表明了我们对卡西尼号数据的解释可能存在误差，”他说。

基于 Hyodo 及其同事估计的微流星体撞击导致土星环变暗的较低速率，以及光环中看到的污染水平，他们认为土星环可能非常古老。“总而言之，我认为土星环可能非常古老，大约在 45 亿到 40 亿岁之间，”Hyodo 说，“作为研究太阳系形成的行星科学家，我们的研究结果感觉更自然。”

Hyodo 的同事目前正在进行模拟微流星体撞击冰颗粒的实验室实验，以期支持这些研究结果。

此外，Hyodo 还领导了多个日本行星探测任务的科学团队，其中包括一个潜在的未来任务，专门用于更近距离地研究土星环。“这样的任务将使我们能够比卡西尼号更近地接近光环，从而可以直接观察撞击事件或收集间接证据，以揭示更多关于土星环年龄的信息，”他说。