三項(xiàng)美國(guó)宇航局（NASA）艾姆斯研究中心的研究表明：土星的環(huán)，年輕且短暫。

雖然沒(méi)有人能夠看到?jīng)]有環(huán)的土星，但在恐龍時(shí)代，這顆行星可能還沒(méi)有獲得它標(biāo)志性的配飾——未來(lái)的地球居民可能再次知道沒(méi)有環(huán)的世界。

加利福尼亞硅谷的美國(guó)宇航局艾姆斯研究中心的科學(xué)家們最近進(jìn)行的三項(xiàng)研究檢查了來(lái)自美國(guó)宇航局卡西尼任務(wù)的數(shù)據(jù)，并提供了證據(jù)，表明土星的環(huán)既年輕又短暫——當(dāng)然，這是從天文學(xué)的角度來(lái)看的。

新的研究查看了環(huán)的質(zhì)量，它們的“純度”，入射碎片增加的速度，以及這些如何影響環(huán)隨時(shí)間的變化。將這些元素結(jié)合起來(lái)，我們可以更好地了解它們存在了多久以及它們剩余的時(shí)間。

環(huán)幾乎完全是純冰。他們的質(zhì)量中不到百分之幾是來(lái)自微小隕石，如小于沙粒的小行星碎片的非冰“污染”。這些微小隕石不斷與環(huán)粒子碰撞，為環(huán)繞行星的物質(zhì)貢獻(xiàn)碎片。環(huán)的年齡很難確定，因?yàn)榭茖W(xué)家尚未量化這種轟炸以計(jì)算它必須進(jìn)行多久。

現(xiàn)在，三項(xiàng)新研究之一給出了非冰物質(zhì)的總到達(dá)率，因此，這些物質(zhì)自形成以來(lái)應(yīng)該“污染”了多少環(huán)。分析還表明，微小隕石進(jìn)入的速度不如科學(xué)家們想象的那么快，這意味著土星的引力可以更有效地將物質(zhì)拉入環(huán)。這些證據(jù)表明，環(huán)不可能在這種宇宙冰雹暴中暴露超過(guò)幾億年——這是土星和太陽(yáng)系46億年年齡的一小部分。

支持這一結(jié)論的是第二篇論文，該論文從另一個(gè)角度看待環(huán)被微小空間巖石持續(xù)猛擊的情況。研究的作者確定了兩件在研究中大部分被忽視的事情。具體來(lái)說(shuō)，他們正在查看控制環(huán)長(zhǎng)期演變的物理規(guī)律，并發(fā)現(xiàn)兩個(gè)重要元素是微小隕石的轟擊和這些碰撞產(chǎn)生的碎片在環(huán)中的分布。考慮到這些因素，顯示出環(huán)可能在幾億年內(nèi)就達(dá)到了現(xiàn)在的質(zhì)量。結(jié)果還暗示，由于它們?nèi)绱四贻p，它們很可能在土星系統(tǒng)內(nèi)不穩(wěn)定的引力破壞了其中的一些冰月球時(shí)形成。

盡管所有四個(gè)巨行星都有環(huán)系統(tǒng)，土星的環(huán)系統(tǒng)無(wú)疑是最大且最引人注目的?？茖W(xué)家正在通過(guò)研究環(huán)是如何形成的以及它們?nèi)绾坞S時(shí)間演變來(lái)理解其中原因。美國(guó)宇航局的研究人員及其合作伙伴最近進(jìn)行的三項(xiàng)研究提供了證據(jù)，證明環(huán)是土星的相對(duì)近期增加，并且它們可能只持續(xù)幾億年。

卡西尼任務(wù)發(fā)現(xiàn)環(huán)正在迅速失去質(zhì)量，因?yàn)樽顑?nèi)層的物質(zhì)正在掉入行星。第三篇論文首次量化了環(huán)物質(zhì)向這個(gè)方向漂移的速度，而微隕石再次發(fā)揮作用。他們與現(xiàn)有環(huán)粒子的碰撞以及由此產(chǎn)生的碎片被拋出的方式結(jié)合在一起，創(chuàng)建了一種運(yùn)送環(huán)物質(zhì)向土星的傳送帶動(dòng)作。通過(guò)計(jì)算所有這些粒子擺動(dòng)對(duì)它們最終消失入行星的意義，研究人員為土星帶來(lái)了一些艱難的消息：它可能在未來(lái)幾億年內(nèi)失去環(huán)。

“我認(rèn)為這些結(jié)果告訴我們，所有這些外來(lái)碎片的持續(xù)轟炸不僅污染了行星環(huán)，而且應(yīng)該隨著時(shí)間的推移將它們磨損掉，”艾姆斯研究中心的研究人員、所有三項(xiàng)研究的合著者保羅·埃斯特拉達(dá)說(shuō)。“也許天王星和海王星的微小而暗淡的環(huán)就是這個(gè)過(guò)程的結(jié)果。然后，土星的環(huán)相對(duì)較重且多冰，這表明它們的年輕?！?/span>

年輕的環(huán)，獨(dú)一無(wú)二，但——哎！——相對(duì)短暫。然而，人類(lèi)應(yīng)當(dāng)慶幸他們出生在土星裝扮得十全十美、可以欣賞并研究的行星時(shí)尚偶像的時(shí)代，而不是哀悼它們最終的消亡。

關(guān)于研究者

美國(guó)宇航局艾姆斯研究人員及其合作伙伴的三篇論文是：

• “Micrometeoroid infall onto Saturn’s rings constrains their age to no more than a few hundred million years,” published in Science Advances, May 12, 2023.

• “Constraints on the Initial Mass, Age and Lifetime of Saturn’s Rings from Viscous Evolutions that Include Pollution and Transport Due to Micrometeoroid Bombardment,” published in Icarus, May 11, 2023.

• “Large Mass?Inflow Rates in Saturn’s Rings due to Ballistic Transport and Mass Loading,” published in Icarus, May 11, 2023