科学家们推测土星环可能相当年轻

原标题：科学家们推测土星环可能相当年轻

　　土星环是太阳系最吸引眼球的物体之一。但是你知道吗，它们存在的历史其实并不久。一项新研究发现，土星美丽的星环可能很年轻，年轻到恐龙抬头望去，或许都只能看到一个平平无奇、麦秆色的土星，周围只有一个星环，那个星环当时还很巨大。 　　“即便用肉眼看去，那时的土星也与金星一样亮，而且呈现很显著的椭圆形。”搜寻地外文明研究所的Matija Cuk说，“如果恐龙拥有与鸟一样的视力，它们肯定能看到土星环。不过，估计它们并不在乎。” 　　幸运的是，人类出现的时间刚刚好，恰好能看到壮美的星环。据美国宇航局卡西尼号探测器传回的新数据，土星环的年龄可能只有一亿至两亿年，因此，哺乳动物是唯一一个在土星环出现之后才形成的生物类别。鱼类、爬行动物、鸟类和植物，都早就出现了。 　　卡西尼号探测器最后的观测结果显示，土星环的年龄，与45亿年前形成的土星相差甚远。卡西尼号团队在12月份的美国地球物理联合会年会上展示了初步的研究成果。 　　美国宇航局的Jeff Cuzzi称：“原来我们的太阳系如此有活力，真是有趣。大多数科学家总是假定我们在宇宙中所观测到的东西都是永恒的、亘古不变的。” 锻造“星环” 　　大约400年前，伽利略用望远镜首次看到了土星环，而它在我们临近的太空中，可谓十分独特。木星、天王星和海王星等巨行星周围的星环，都更为暗淡，而且不规则，在土星明亮而又华丽的星环面前相形见绌。 　　不过，自从20世纪80年代，旅行者号探测器飞掠土星之后，科学家们就开始怀疑，到底土星标志性的星环是否是原生性的，即是否与太阳系一同诞生的？ 　　“问题来了，这些星环到底是老还是年轻？”喷气推进实验室的Bonnie Buratti不禁问道，“我们大多数人都认为，是一场碰撞造就了星环，但是，这场碰撞到底是发生在很久以前还是不久以前？”

这张标志性的土星星环照片，由卡西尼号探测器的相机拍摄。供图：NASA, JPL-CALTECH, SPACE SCIENCE INSTITUTE 　　旅行者号探测器发回的数据显示，土星环并不很重，暗示其还很年轻。土星环的质量，仅占小卫星土卫一质量的几分之一，因此，其质量不足以将外太阳系飘浮的暗黑尘埃吸收进来，不应该在数十亿年里都一直保持如此亮丽。此外，绕着星环外围公转的几颗卫星，远离土星的速度也太快了，不应该是在土星诞生之日就存在的。 　　但是，谁也说不清楚到底如此年轻的土星环系统是怎么形成的。另一方面，形成原始的星环则相对容易：当初，太阳系周围的行星物质像台球一样四处乱窜，偶尔相互撞击；而土星周围发生的撞击一定很多，多到足以形成原始的土星环。 　　“所有的灾难性事件都是最初发生的。”Cuzzi说道。 　　不过，随着太阳系年龄增长，万物都沉寂下来。时至今日，在土星这样的轨道上，已经很难找到一颗大到可以能俘获星环的彗星或小行星了。 时机问题 　　卡西尼号探测器盛大谢幕后，科学家们开始研究其数据，这一谜题又变得愈加扑朔迷离了。 　　在探索土星的最后阶段，卡西尼号探测器勇敢地进行了几轮公转。在土星与土星环之间飞过时，卡西尼号仔细地测量了土星和土星环的引力，并用来测定土星环的质量。其数据再次显示，土星环的质量相当小，约为土卫一质量的40%。但是，也有一个难点：当卡西尼号探测器试图窥探土星的内部时，它发现了一个重力异常，研究团队无法完全确定星环的准确质量。 　　“土星内部存在非常奇怪的东西，似乎还没有谁能搞得懂。”Cuzzi说道。 　　然而，即便土星环的质量尚且无法确定，Cuzzi及其他人也都认为，即使在太阳系形成初期，它的质量也不可能相当于5到10个土卫一。 　　但是，质量并非衡量星环年龄的唯一指标。卡西尼号探索土星的13年间，发现了坠入土星系统的尘埃粒子，比科学家们30年前估测的要多很多。该探测器还探明，大多数这些尘埃微粒都来自于海王星轨道以外的、暗黑而又冰冷的天体。简而言之，土星系统一直在遭受外来暗黑尘埃的“污染”。 　　如此一来，古老的星环就更不可能保持光亮了，因为，简单地说，星环越老，就应该会越暗。因此，科学家只要能测出卡西尼号捕捉到了多少这些暗黑的尘埃微粒，就能测定星环的年龄。最终，科学家用这个方法测定出土星环的年龄介于一亿年和两亿年之间。
　　科罗拉多大学波德分校的Larry Esposito是原生星环理论的坚定支持者。他认为：“古老的星环其实已经死去。我无法用模型模拟出过去两亿年里星环的诞生过程，因为可能性太低了，所以，我们真的太幸运了！” 　　但是，并非所有人都对此结论表示信服。Buratti称，我们其实不知道土星附近有多少东西在飞；不明确这一点，就很难估测最近一次灾难性的碰撞发生在什么时间。 　　她说：“我并不认为这是一个简单的事。我仍然对此存疑。” 　　美国西南研究院的Julien Salmon所构建的模型表明，当前的星环质量并不一定就能反映出最初的星环质量。他同样也不认同暗黑的污染物质会简单地聚集在冰冻的星环粒子上。 　　他说：“在我们给星环年龄下定论之前，需要弄清楚很多东西。” 戴上星环 　　事实上，如果土星真的在相对较近的时间内才拥有星环，那就很难解释其成因，因为，似乎没有什么较大的彗星或小行星能与土星发生撞击。 　　这一点正是MatijaCuk及其同事们着手研究的地方。他们提出，假如土星并不是吸收外来物质，而是吞噬了自己的一颗卫星呢？ 　　据Cuk的模型描述，土星及其众多冰冻卫星已经围绕太阳运转了几十亿年，相安无事，直至一亿年前的某天，太阳的引力推了一把土星某颗内侧的卫星。Cuk的模型显示，在土星轨道的某个点上，那些冰冻卫星会受到太阳的扰动。太阳这下子找到了乐子，推一把卫星，卫星就撞上了土星，土星的冰冻外壳也随之破裂。 　　Cuk说：“卫星被完全撞碎了也有可能。” 　　卫星撞碎的后果十分壮观，可能给土星戴上了巨大的星环，其大小和亮度可能是我们现在看到的10倍。 　　Cuk的卫星撞击理论的一个推论是，土卫五以内的所有卫星都很年轻；它们都是土星沉寂下来之后，又重新拼凑形成的。土卫五轨道之外的土卫六和土卫八则比较古老。由此看来，能喷射间歇泉的土卫二可能相当年轻，甚至可能太过于年轻，其海洋中还不足以孕育出生命来。 　　还有一个难题是，土卫六、土卫五、土卫四、土卫一等卫星表面遍布着复杂的撞击坑地貌，似乎相当古老。 　　Buratti说：“我认为，所有这些地貌都不可能是在过去两亿年中形成的。这些地表看起来十分古老。” 　　无论星环多么古老或多么年轻，可以肯定的是，在可见的未来，它们哪都不会去。换言之，人类真的相当幸运，能在恰好的时机，进化出可以制造望远镜的大脑，恰好看到这些美丽的星环。 　　那么，再过一亿年，土星环会消失吗？“答案是不会，”Cuzzi说，“眼下，它们很稳定，足以维持相当长一段时间。只不过，它们会变得越来越黯淡。”