夜幕降臨時，透過望遠鏡，你會看到一顆特別的天體，看上去像是一頂紋飾精美的“草帽”，它就是土星，美麗的“帽沿”便是大名鼎鼎的土星環。土星環是如何形成的?光環內物質有著怎樣的精細特征?一直以來
，無論是天文愛好者，還是專業的天文學家，都渴望能更多地揭開土星環的麵紗。

　　對土星環進行探測，是“卡西尼”號探測器的任務之一。通過分析“卡西尼”號任務結束前傳回的數據，科學家團隊對土星環有了新的認識，同時也產生了一些新的疑問。相關論文日前發表在《科學》雜誌上。

　　誕生是個謎 土星環是個“年輕人”

　　長久以來，圍繞土星環的形成有多種假說。其中一種認為
，土星誕生之初可能就帶著光環
，這意味著土星環可能有著數十億年的曆史。

　　了解土星環的質量是解鎖其年齡秘密的重要一環。此前，科學家已經弄清楚了土星環的質量與其年齡之間的關係：質量越低
，環越年輕。

　　燃料耗盡前
，“卡西尼”號在土星和土星環之間進行了22次俯衝

，以進入土星的重力場。在那裏

，它可以感受到土星和環的引力。一旦科學家知道引力對“卡西尼”號的影響有多大，他們就能確定土星以及環的質量。

　　通過分析“卡西尼”號傳回的數據

，科學家對土星環的質量有了新的認知。多年來，科學家一直傾向於相信土星主環B環的質量很大
，甚至大過土衛一。

　　然而，“卡西尼”號的無線電科學團隊測量得到的主環B環隻是土衛一質量的0.4倍。

　　“這麼小的質量，不可能是跟土星一起形成的。”中科院國家天文台研究員平勁鬆介紹，此外，“卡西尼”號攜帶的宇宙塵埃分析器獲得的數據
，同樣支持土星環的年齡約在1.5億—3億年之間，或是更加年輕這一結論。

　　既然不是和土星同時形成的，那土星環是如何誕生的?科學家推測，可能是一顆彗星或是小行星撞上了土星的一顆衛星，產生的碎屑留在軌道上，被持續撕裂
，造就了土星環。

　　如果這種假說成立，那麼這顆“粉身碎骨”的天體有多大?平勁鬆介紹
，據測算，它的質量和月球差不多大小。

　　土星環的年齡比此前設想的要年輕得多，是“卡西尼”號hao帶dai來lai的de驚jing人ren發fa現xian之zhi一yi。平ping勁jin鬆song認ren為wei
，現xian有you的de發fa現xian改gai寫xie了le土tu星xing環huan演yan化hua起qi源yuan的de曆li史shi，這zhe一yi形xing成cheng機ji製zhi可ke能neng不bu僅jin適shi用yong於yu土tu星xing環huan
，對dui於yu其qi他ta行xing星xing環huan的de形xing成cheng來lai說shuo也ye可ke能neng是shi成cheng立li的de。

　　土星環的“三麵像” 不同結構有獨特成因

　　明亮又寬廣的土星環，延伸到土星以外遼闊的宇宙空間。從遠處看，它是一個柔和、整體的光環。但是，根據探測器近距離拍回的照片顯示，這個環並非整體
，而是由許多小環組成。

　　主要的土星環
，寬度從48公裏到30.2萬公裏不等。距離土星從近到遠的土星環分別按被發現的順序命名為D
、C
、B、A、F
、G和E環。其中，B環最寬、最亮，質量也最大。

　　在最後一次觀測土星環時，“卡西尼”號發現了從塊狀到稻草狀的各種紋理和圖案。它所拍攝的星環特寫照片展示了星環內部三種截然不同的結構——團塊結構、平滑結構和條紋結構。

　　星環內部不同的紋理和結構如何形成的?平ping勁jin鬆song逐zhu一yi進jin行xing了le分fen析xi。當dang一yi個ge小xiao天tian體ti撞zhuang上shang土tu星xing衛wei星xing後hou，從cong動dong力li學xue過guo程cheng分fen析xi，撞zhuang擊ji後hou的de碎sui片pian會hui逐zhu漸jian從cong大da塊kuai往wang小xiao塊kuai變bian化hua。在zai這zhe個ge過guo程cheng中zhong，碎sui片pian逐zhu步bu均jun勻yun分fen布bu的de可ke能neng性xing較jiao高gao。土tu星xing環huan中zhong比bi較jiao平ping坦tan光guang滑hua的de部bu分fen，可ke能neng就jiu是shi在zai這zhe樣yang一yi個ge過guo程cheng中zhong形xing成cheng的de。

　　碎(sui)片(pian)運(yun)動(dong)過(guo)程(cheng)，會(hui)受(shou)到(dao)其(qi)他(ta)衛(wei)星(xing)的(de)作(zuo)用(yong)。並(bing)不(bu)是(shi)所(suo)有(you)的(de)區(qu)域(yu)都(dou)存(cun)在(zai)穩(wen)定(ding)的(de)軌(gui)道(dao)
，在(zai)一(yi)些(xie)屬(shu)於(yu)共(gong)振(zhen)的(de)區(qu)域(yu)
，會(hui)出(chu)現(xian)不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)情(qing)況(kuang)。碎(sui)片(pian)停(ting)留(liu)在(zai)不(bu)穩(wen)定(ding)的(de)區(qu)域(yu)，可(ke)能(neng)會(hui)被(bei)拽(zhuai)走(zou)。密(mi)度(du)高(gao)的(de)地(di)方(fang)相(xiang)對(dui)穩(wen)定(ding)，密(mi)度(du)低(di)的(de)地(di)方(fang)就(jiu)不(bu)太(tai)穩(wen)定(ding)，這(zhe)樣(yang)會(hui)形(xing)成(cheng)條(tiao)紋(wen)狀(zhuang)的(de)結(jie)構(gou)。

　　還有一些重新彙聚出來的、尺chi寸cun比bi較jiao大da的de土tu星xing衛wei星xing
，它ta的de軌gui跡ji和he光guang環huan是shi在zai一yi個ge平ping麵mian上shang。它ta對dui光guang環huan的de影ying響xiang
，就jiu像xiang一yi艘sou快kuai艇ting衝chong到dao河he裏li的de效xiao果guo一yi樣yang。光guang環huan在zai被bei衝chong擊ji的de過guo程cheng中zhong，一yi些xie地di方fang的de邊bian緣yuan就jiu不bu那na麼me均jun勻yun了le，進jin而er形xing成cheng團tuan塊kuai的de現xian象xiang。

　　“這是三種比較可能的狀態，當然，在土星環的形成過程中，也還有其他的因素在起作用。”平勁鬆說道。

　　天然的實驗室 提供研究行星形成的線索

　　事實上，令科學家著迷的，不僅僅是土星環本身。土星環內部物質相互作用的過程，與恒星周圍原行星盤內的行星形成過程極為相似。

　　“因此，土星環可視作是一個天然的實驗室，為科學家進一步了解行星的形成過程提供諸多線索。”平勁鬆說道。

　　眾所周知，恒星在由氣體和塵埃組成的巨球(原星係盤)中心形成, 剩餘的物質漸漸凝聚為類似土星環的圓盤，行星則在這個圓盤中逐漸聚集而成。

　　如今的太陽係，已經很難找到形成之初的直接線索了。但借助對土星環的研究
，或許能部分還原當時的情形。

　　如(ru)果(guo)說(shuo)，早(zao)期(qi)岩(yan)石(shi)類(lei)的(de)行(xing)星(xing)在(zai)宇(yu)宙(zhou)中(zhong)碰(peng)撞(zhuang)聚(ju)集(ji)形(xing)成(cheng)還(hai)是(shi)一(yi)個(ge)假(jia)說(shuo)的(de)話(hua)。那(na)麼(me)，土(tu)星(xing)環(huan)裏(li)的(de)小(xiao)衛(wei)星(xing)，與(yu)環(huan)內(nei)大(da)量(liang)存(cun)在(zai)的(de)多(duo)冰(bing)顆(ke)粒(li)發(fa)生(sheng)交(jiao)互(hu)作(zuo)用(yong)
，則(ze)提(ti)供(gong)了(le)實(shi)實(shi)在(zai)在(zai)的(de)例(li)子(zi)。

　　“起初，小天體撞擊土星衛星時，它被分解成無數個小碎塊。其中一些在環內運行時，相互聚攏堆積成密度不太大、體積略微大一點的天體，成為了土星的衛星。這和早期岩石類行星形成的過程非常相似。”平勁鬆說道。

　　他ta認ren為wei在zai行xing星xing形xing成cheng演yan化hua的de過guo程cheng中zhong
，撞zhuang擊ji和he彙hui聚ju是shi平ping行xing的de兩liang個ge重zhong要yao方fang式shi。碰peng撞zhuang讓rang物wu質zhi重zhong新xin分fen布bu，彙hui聚ju讓rang體ti積ji逐zhu漸jian變bian大da
，最zui終zhong形xing成cheng目mu前qian所suo看kan到dao的de情qing形xing。在zai39億年前，甚至更早的時期，估計發生概率更高的是一邊碰撞一邊彙聚的情形。

　　suizheyanjiudeshenru，tuxinghuandemianshabeizhubujiekai。danguanyutuxinghuanrengranhaiyoubushaodaijiedemituan。biru
，tuxinghuandeneihuanhegaocengdaqiyijinghenjiejinle
，nametahegaocengdaqizhijiancunzaishenmeyangdewuzhijiaohuanzuoyongjizhi?按照目前的動力學過程
，土星環會存在多久?土星環裏大一點的冰塊是否會再次瓦解?想要回答這些問題，還有待進一步的科學研究。