土星外面那个环是什么，土星外面的圈圈是什么

原作：Nadia Drake 翻译：杨文中校对：陈小千编曲：黄卓尔后台：李子柒对于土星美丽的环是何时以及如何形成的，科学家们有着不同的看法。然而，这些理论有一个共同点：暴力。

2013年卡西尼号太空船从土星两极上方拍摄的图像显示，土星环并不与土星相交。在同一张图片中，当光环被移除时，行星就失去了一些原有的魅力。

图片来源：卡西尼号（NASA/JPL/CALTECH/SPACE SCIENCE INSTITUTE/CORNELL）；右侧照片显示土星环被移除后的样子。

没有光环，土星看起来真的很无聊。这不是废话。如果土星在手上，就像博客作者Jason Kocke 在上面的NASA 照片中所做的那样，那么戒指就会像手镯一样。当手镯被摘下时，土星就成为太阳系中最平静的行星。当然，它的两极有六角形漩涡和一些寒冷的低点，但它的香草色表面也有木星水彩云带的活力或海王星深沉、充满活力的颜色，它缺乏金星的蓝色和令人窒息的晦暗。

生锈的火星看起来更有趣。值得庆幸的是，在过去45 亿年的某个时刻，宇宙对地球的邻居进行了升级。土星周围已经放置了一个巨大而明亮的冰环系统。但科学家们对土星环何时或如何形成存在分歧，并且几十年来一直如此。事实上，土星环（太阳系的标志性图像）的起源仍然是一个未解之谜。

康奈尔大学天体物理学家玛丽亚姆·埃尔·穆塔米德说：“土星是在太阳系形成过程中的某个时刻形成的，但我们不知道土星环是否是同时形成的。”除了了解土星环本身之外，我们还需要了解土星系统。 —— 我们有土星、土星环系统和土星卫星系统，我们相信这些环和卫星之间存在关系。这个谜团特别令人着迷。在很大程度上，科学家们对太阳系一些最壮观景象的起源有了很好的了解，例如火星的深峡谷使大峡谷相形见绌，木星旋转的大红斑，以及月球广阔的南部盆地。但土星环.“土星环是独一无二的，”美国宇航局艾姆斯研究中心的杰夫·库齐说。 “像这样的巨型光环并不存在，它们如此明亮也是不寻常的。所以这是一个谜。左：自从伽利略首次拍摄土星图像以来，土星的描绘已经取得了长足的进步。·伽利略在1610 年（左），1616 年使用更先进的望远镜（照片由世界历史档案馆/ALAMY STOCK PHOTO 提供）

右：天文学家乔瓦尼·卡西尼于1676 年发布的渲染图。 （照片提供：ARCHIVIO GBB/ALAMY STOCK PHOTO）

考虑这个问题的科学家往往分为两个阵营。一组人认为，土星环一直存在，在40 亿多年前在土星附近形成，而且土星从来都不是一个无聊的世界。其他团体认为，这个环要年轻得多，是在过去几亿年内形成的。根据这一理论，土星环非常年轻，如果恐龙有太空探索计划，它们就会通过望远镜看到没有土星环的土星。如果恐龙拥有如此先进的技术，它们也许能够避免因任性的小行星而灭绝。 “这两个案例都有很好的论据，但也有缺陷，”玛丽亚姆·塔米德说。尽管相隔数十亿年，两个起源故事都有一个共同点：暴力。土星环的形成需要一个冰冷物体（可能是彗星，也可能是卫星）的灾难性破坏。该物体距离土星越来越近，直到被土星引力撕裂，变成数百万个冰块。其中一些碎片比房屋大，另一些则很小，大多数是由明亮的原始水冰构成的，但土星环之一比其他环更暗。随着时间的推移，这些破碎的遗骸形成了我们今天看到的环形系统。这个环系统横跨约170,000 英里，但厚度仅约30 英尺。土星环和土星盘科学家们按照发现的顺序为每个土星环分配了字母，并且它们之间的间隙和边界以天文学家的名字命名。像潘神卫星、阿特拉斯卫星、普罗米修斯卫星和潘多拉卫星这样的小牧羊卫星都在明亮的环中运行，但它们的轨道上有间隙。 Matthew W. Chwastyk，NGM 员工

资料来源：Sources: NASA；

“旧环”理论认为，这场灾难发生在土星形成的早期阶段。 （科学理论表明，当太阳系处于婴儿期时，一个神秘物体可能进入了行星的引力场。）一种理论是，这颗巨大的行星就是我们今天所看到的，它们并不是诞生在你所看到的地方。但搬到了现在的位置。它在原本聚集于此的小行星中引发了一系列不稳定的反应，最终像空的乒乓球一样被抛来抛去。

在太阳系混乱的早期，冰冷的物体最终在土星周围形成一个环并不困难。 “旧环”理论还预测，土星的一些卫星是由破碎的环材料形成的，这些材料飞得离土星足够远，形成了自己的团块。因此，今天漂浮在环边缘附近的一些卫星是由相同的材料形成的。 “老实说，在不采取中立态度的情况下，我认为更快的阵型比更慢的阵型更有意义，”马里亚莫·塔梅德说。 “到目前为止，这是我的观点，但如果其他人能够说服我，我会很高兴。问题是土星冰环的颜色与数十亿年前相同。它太白了。至少，事情就是这样。”这个论点让“年轻人”阵营感到担忧。这被称为“污染之争”，答案取决于来自外太阳系的黑色尘埃撞击光环并使它们变暗的速度。因此，经过大约40 亿年的宇宙雨后，土星环应该像木星环一样黑暗且不显眼，除非它们非常大或非常年轻。 2023年，科学家利用美国宇航局的卡西尼号飞船测量了土星环的质量，发现它们仍然是新的，因为它们没有包含足够的物质来吸收太阳系的尘埃。卡西尼号还收集了土星系统中尘埃最终数量的数据。这一结果也支持了圈子年轻的观点。但除非早期太阳系仍处于混乱状态，否则一个大到足以在破碎后形成环的物体不太可能进入土星的范围内。航海者一号于1980 年拍摄了第一张土星照片。

照片由加州大学圣克鲁斯分校REGENTS 提供。

如果土星没有摧毁入侵物体，而是摧毁了自己的一颗卫星，结果会怎样？最近的两种理论表明，西班牙画家弗朗西斯科·德·戈雅的血腥杰作中所描绘的——土星实际上吞下了其中一个孩子。第一个理论于2023 年提出，认为大约1 亿年前，土星系统被太阳引力推入与其内部的卫星相同的轨道，碰撞最终形成了固定在土星周围的碎片。完毕。这个想法也解释了为什么土星的一些卫星的表面看起来很年轻，因为它们可能在环的形成过程中被破坏和重组。 2023 年末出现的第二种理论将环的形成主要归因于土星的巨型卫星泰坦，它正在慢慢远离土星。数亿年前，慢慢远离土星的泰坦卫星与科学家称之为“蛹”的假想卫星产生了共振，对其产生了引力影响。结果，蛹被抛向土星并撕成环。 （这个理论也可以解释土星由于与海王星轨道的引力相互作用而产生的奇怪倾斜。）不用说，有些人不接受这两种情况。但在库奇看来，“辩论对科学是有好处的。不能说服所有人并不是坏事。即使星星爆炸、流星划过天空，我们也相信宇宙是永恒的。然而，年轻的土星环却让人产生怀疑。”这种简单的想法。土星是一颗壮观的环状行星，是我们太阳系中最著名的景观之一，与我们在参宿四显着变暗并改变了猎户座天体轮廓时所发现的情况类似，但令人惊讶的是它可能没有发生这种情况。古往今来都是一样的。正如库奇所说，很难相信这样的事情会发生在我们所熟悉和喜爱的夜空中的物体上。但对我来说，土星的年轻光环也表明地球上的生命是幸运的。令人惊奇的是，人类这个能够建造望远镜的物种，能够像宇宙奇观土星环的形成一样偶然地进化。 Moof新媒体编辑部编辑：陈伟静

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来源：木府天文编辑：万象