新研究表明：土星环的年龄很难确定！40亿年，还是几千万年？
2019-09-17 22:20:18   来源：东方头条   

一组科学家通过一项研究重新点燃了关于土星光环年龄的争论，研究表明这些光环最有可能是在太阳系早期形成。现在发表在《自然天文学》期刊上，并在日内瓦举行的EPSC-DPS联合会议上提交的一篇论文中，研究作者提出，优先从土星光环中喷出尘埃和有机物质的过程可能会使土星光环看起来比实际年轻得多。卡西尼号早在2017年的任务大结局期间潜入土星环，提供的数据被解读为土星环形成于几千万年前。

在潜入过程中进行的引力测量给出了更准确的光环质量估计，这些环由超过95%的水冰和不到5%的岩石、有机材料和金属组成。然后，质量估计被用来计算出光环的原始冰需要暴露在尘埃和微陨石中多长时间才能达到我们今天看到的其他“污染物”水平。对许多人来说，这解决了戒指的年龄之谜，然而，这项新研究的主要作者Aurelen Crida认为，这场争论还没有结束。我们不能像树桩上的年轮那样直接测量土星年光环的年龄，所以必须从质量和化学成分等其他属性推断年龄。

研究假设尘埃流是恒定的，环质量是恒定的，并且环保留了它们接收的所有污染物质。然而，关于所有这些点，仍然存在很多不确定性，而且，与卡西尼号任务的其他结果相比，研究人员认为有充分的证据表明，这些光环要古老得多。在卡西尼号任务结束期间测量到的质量，与追溯到原始太阳系的大规模环动力学演化模型非常一致。这些环由颗粒和块组成，大小从米到微米不等，块之间的粘性相互作用导致环展开，并像传送带一样将材料带走，这导致光环质量损失，从最内边缘，在那里粒子落入行星，和外边缘。

在那里材料越过外边界，进入一个小卫星和卫星开始形成的区域。质量越大的环传播速度越快，质量损失也越快。模型显示，无论光环的初始质量如何，在大约40亿年后，光环有收敛于卡西尼号测量到的质量趋势，这与太阳系形成的时间尺度相匹配。从目前对环粘度的理解来看，卡西尼大结局期间测得的质量将是数十亿年演化的自然产物，这很有吸引力。诚然，没有什么可以阻止这些环较近时期才形成这个精确的质量，而且此后几乎没有演化，这将是一个相当巧合的情。

研究团队公布了卡西尼号宇宙尘埃分析仪的结果，结果显示每秒有600公斤硅酸盐颗粒从光环落到土星上。使用卡西尼离子和中性质谱仪的数据进行的其他研究表明，土星高层大气中存在有机分子，这些分子被认为来自光环。科罗拉多州博尔德市太空与大气物理实验室的许博士说：这些结果表明，环本身就是在‘清洁’污染物。这种潜在环清洁过程的性质仍然是神秘的。然而，新研究表明，暴露年龄不一定与形成年龄有关，因此，土星光环可能看起来“人为地年轻”。