三项美国宇航局（NASA）艾姆斯研究中心的研究表明：土星的环，年轻且短暂。
虽然没有人能够看到没有环的土星，但在恐龙时代，这颗行星可能还没有获得它标志性的配饰——未来的地球居民可能再次知道没有环的世界。
加利福尼亚硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的科学家们最近进行的三项研究检查了来自美国宇航局卡西尼任务的数据，并提供了证据，表明土星的环既年轻又短暂——当然，这是从天文学的角度来看的。
2010 年 1 月 2 日，卡西尼号太空船从土星轨道上看到的景象。在这张图片中，土星夜晚一侧的光环明显变亮，以更清楚地揭示它们的特征。在白天，环既被直射阳光照亮，也被土星云顶反射的光照亮。这张自然色的照片是卡西尼号太空船的窄角相机在距土星约 140 万英里（230 万公里）的距离处在可见光下拍摄的图像的合成图。卡西尼号宇宙飞船于 2017 年 9 月 15 日结束了它的任务。
新的研究查看了环的质量，它们的“纯度”，入射碎片增加的速度，以及这些如何影响环随时间的变化。将这些元素结合起来，我们可以更好地了解它们存在了多久以及它们剩余的时间。
环几乎完全是纯冰。他们的质量中不到百分之几是来自微小陨石，如小于沙粒的小行星碎片的非冰“污染”。这些微小陨石不断与环粒子碰撞，为环绕行星的物质贡献碎片。环的年龄很难确定，因为科学家尚未量化这种轰炸以计算它必须进行多久。
现在，三项新研究之一给出了非冰物质的总到达率，因此，这些物质自形成以来应该“污染”了多少环。分析还表明，微小陨石进入的速度不如科学家们想象的那么快，这意味着土星的引力可以更有效地将物质拉入环。这些证据表明，环不可能在这种宇宙冰雹暴中暴露超过几亿年——这是土星和太阳系46亿年年龄的一小部分。
支持这一结论的是第二篇论文，该论文从另一个角度看待环被微小空间岩石持续猛击的情况。研究的作者确定了两件在研究中大部分被忽视的事情。具体来说，他们正在查看控制环长期演变的物理规律，并发现两个重要元素是微小陨石的轰击和这些碰撞产生的碎片在环中的分布。考虑到这些因素，显示出环可能在几亿年内就达到了现在的质量。结果还暗示，由于它们如此年轻，它们很可能在土星系统内不稳定的引力破坏了其中的一些冰月球时形成。
尽管所有四个巨行星都有环系统，土星的环系统无疑是最大且最引人注目的。科学家正在通过研究环是如何形成的以及它们如何随时间演变来理解其中原因。美国宇航局的研究人员及其合作伙伴最近进行的三项研究提供了证据，证明环是土星的相对近期增加，并且它们可能只持续几亿年。
卡西尼任务发现环正在迅速失去质量，因为最内层的物质正在掉入行星。第三篇论文首次量化了环物质向这个方向漂移的速度，而微陨石再次发挥作用。他们与现有环粒子的碰撞以及由此产生的碎片被抛出的方式结合在一起，创建了一种运送环物质向土星的传送带动作。通过计算所有这些粒子摆动对它们最终消失入行星的意义，研究人员为土星带来了一些艰难的消息：它可能在未来几亿年内失去环。
尽管所有四颗巨行星都有光环系统，但土星的光环系统是迄今为止质量最大、最令人印象深刻的。科学家们正试图通过研究这些环是如何形成的以及它们是如何随着时间的推移而演变来理解原因的。美国宇航局研究人员及其合作伙伴最近进行的三项研究提供的证据表明，土星环是相对较新的土星新增物，它们可能只会再持续几亿年。
“我认为这些结果告诉我们，所有这些外来碎片的持续轰炸不仅污染了行星环，而且应该随着时间的推移将它们磨损掉，”艾姆斯研究中心的研究人员、所有三项研究的合著者保罗·埃斯特拉达说。“也许天王星和海王星的微小而暗淡的环就是这个过程的结果。然后，土星的环相对较重且多冰，这表明它们的年轻。”
年轻的环，独一无二，但——哎！——相对短暂。然而，人类应当庆幸他们出生在土星装扮得十全十美、可以欣赏并研究的行星时尚偶像的时代，而不是哀悼它们最终的消亡。
关于研究者
美国宇航局艾姆斯研究人员及其合作伙伴的三篇论文是：
“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
