在太陽(yáng)系所有的行星中，似乎都沒(méi)有哪個(gè)像土星一樣擁有獨(dú)特的吸引我們的魅力。令人著迷的原因可能是它擁有的那巨大的環(huán)使其在我們的太陽(yáng)系中脫穎而出。盡管木星，天王星和海王星都有自己的行星環(huán)，但是沒(méi)有一個(gè)比土星的環(huán)更壯觀(guān)。

圖解：土星的獨(dú)特行星環(huán)在卡西尼 - 惠更斯號(hào)太空船返回的照片中被描繪了出來(lái)。

土星環(huán)也是太空中的一大謎團(tuán)。 但是，隨著我們的航天器比以往任何時(shí)候都更靠近環(huán)，我們將更完整地了解它們的構(gòu)成以及它們?nèi)绾未嬖凇?/p>

土星有六個(gè)主要的環(huán)，每個(gè)環(huán)都由成千上萬(wàn)的小環(huán)組成。 這些環(huán)是巨大的-最大的環(huán)直徑跨越170,000英里（273,588公里）。 但是，它們的厚度非常薄-僅約650英尺（200米）厚。 它們并不像從地球上看上去那樣是固體，而是由漂浮的水冰塊，巖石和塵埃組成，其大小從斑點(diǎn)大到巨大的，類(lèi)似房屋大小的碎片，都以環(huán)形繞著土星運(yùn)行。 隨著碎片顆粒的軌道運(yùn)動(dòng)，它們之間不斷碰撞，粉碎了較大的碎片。

圖解：卡西尼-惠更斯號(hào)于2006年9月15日拍得的土星環(huán)全貌（亮度在這張圖中被強(qiáng)化）

土星環(huán)不是完美的圓形，在有些地方由于附近衛(wèi)星的引力會(huì)有所彎曲。 環(huán)上還包含輪輻，這些輪輻是由于漂浮在環(huán)上的極細(xì)塵埃顆粒被靜電吸引并被拉到環(huán)上而產(chǎn)生的。

圖解： Sustermans (c. 1637).繪制的伽利略肖像

這些環(huán)以字母命名-A，B，C，D，E和F。它們不是按字母順序排列，而是按其被發(fā)現(xiàn)的順序排列（從靠近土星開(kāi)始的實(shí)際順序是- -D，C，B，A，F(xiàn)，G和E）。

A和B是兩個(gè)最亮的環(huán)，B是六個(gè)環(huán)中最寬和最厚的環(huán)。 C有時(shí)稱(chēng)為紗環(huán)，因?yàn)樗浅Ｍ该?，而D幾乎看不見(jiàn)。F環(huán)非常狹窄，由位于環(huán)內(nèi)外兩側(cè)的兩個(gè)衛(wèi)星潘多拉（Pandora）和普羅米修斯（Prometheus）擠壓束縛在一起。 這也是之所以稱(chēng)這兩顆衛(wèi)星為“牧羊衛(wèi)星”的原因，因?yàn)樗鼈兛刂骗h(huán)中顆粒的運(yùn)動(dòng)。

圖解：黑暗的卡西尼縫分開(kāi)了在內(nèi)側(cè)寬廣的B環(huán)和外側(cè)的A環(huán)，這張影像是哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的先進(jìn)巡天照相機(jī)在2004年3月22日拍攝的，較不明顯的C環(huán)就在B環(huán)的里面。

相對(duì)其他環(huán)更遠(yuǎn)的是G環(huán)，最后是E環(huán)，它由非常細(xì)的（幾乎是微觀(guān)的）顆粒組成。 E環(huán)一直令科學(xué)家感到困惑，因?yàn)榕c其他環(huán)不同，E環(huán)被認(rèn)為是由附近衛(wèi)星散落的顆粒組成，E環(huán)被認(rèn)為是由從土衛(wèi)二的南極附近的火山間歇泉噴出的冰粒組成的。在幾個(gè)環(huán)之間是以研究土星的天文學(xué)家命名的縫隙。

圖解：卡西尼太空船從無(wú)光的一側(cè)看見(jiàn)的土星環(huán)（2007年5月9日）。

但是這些環(huán)是如何形成的，它們的年齡可能有多大了？我們下面分析。

土星環(huán)的起源

自從1610年伽利略通過(guò)早期的望遠(yuǎn)鏡對(duì)著土星凝視以來(lái)，科學(xué)家們一直在思考土星的環(huán)是怎樣的。從他觀(guān)察的角度來(lái)看，伽利略推測(cè)土星不是單顆星，而是三顆星：一顆大中型星，上面有兩個(gè)耳狀的附屬物，他認(rèn)為這可能是大衛(wèi)星。 伽利略觀(guān)測(cè)土星超過(guò)一年。 然后他休息了一段時(shí)間，直到1612年重新觀(guān)察時(shí)才看到了異常的東西。 這次伽利略只看到一顆星星，而不是他上次觀(guān)看時(shí)看到的三顆星。 他正確地預(yù)測(cè)其他“星星”會(huì)回來(lái)，但他沒(méi)弄清楚它們?yōu)槭裁聪Я恕?/p>

圖解：旅行者2號(hào)拍攝回的強(qiáng)化色彩后的圖像顯示了伽利略望遠(yuǎn)鏡無(wú)法看到的細(xì)節(jié)。

1655年，當(dāng)荷蘭科學(xué)家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）通過(guò)一臺(tái)更復(fù)雜的望遠(yuǎn)鏡觀(guān)察土星時(shí)回答了這個(gè)令伽利略感到困惑的問(wèn)題。他認(rèn)為多余的恒星實(shí)際上是環(huán)，它們很細(xì)，以至于從邊緣看時(shí)似乎都消失了。如今，科學(xué)家們?yōu)橘だ院突莞沟陌l(fā)現(xiàn)命名為環(huán)面穿越。土星繞太陽(yáng)行進(jìn)時(shí)，其環(huán)大約每14年邊緣對(duì)著地球一次。 因此，當(dāng)我們?cè)谶@段時(shí)間內(nèi)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡觀(guān)察行星時(shí)，這些環(huán)是不可見(jiàn)的。

圖解：藝術(shù)家在2007年描繪的土星環(huán)影像，冰冷的微粒聚集成環(huán)的固體部分。細(xì)長(zhǎng)的叢集不斷的形成和分散，最大的顆粒也只有幾米的直徑。

惠更斯在評(píng)估土星時(shí)犯了一個(gè)錯(cuò)誤。 他認(rèn)為土星環(huán)是固態(tài)的。 五年后，法國(guó)天文學(xué)家讓·佩拉因（Jean Chapelain）更準(zhǔn)確地推測(cè)，這些環(huán)實(shí)際上是圍繞土星運(yùn)行的小顆粒。 蘇格蘭物理學(xué)家詹姆斯·克萊克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）在1857年發(fā)現(xiàn)圓環(huán)必須由小顆粒構(gòu)成時(shí)證實(shí)了這一理論。 若不是小顆粒構(gòu)成，它們將被土星的引力向內(nèi)拉，直到墜入土星內(nèi)。

圖解：由卡西尼號(hào)的小角度攝影機(jī)拍攝的影像以自然的顏色馬賽克而成，由左至右依序?yàn)椴皇芄鈧?cè)的D、C、B、A和F環(huán)，日期為2007年5月9日。

在20和21世紀(jì)，天文學(xué)家受益于技術(shù)，可以幫助他們發(fā)現(xiàn)土星環(huán)的秘密。 在1970年代末和80年代初，“先鋒”號(hào)和“旅行者”號(hào)航天器向后方送回了環(huán)和組成它們的顆粒的特寫(xiě)視圖。 近年來(lái)，卡西尼號(hào)飛行任務(wù)（美國(guó)宇航局，歐洲航天局（ESA）和意大利航天局（ASI）的共同努力）能夠繞更接近土星環(huán)的位置運(yùn)行并收集大量關(guān)于它們結(jié)構(gòu)的新信息。

圖解：卡西尼號(hào)航天器在土星周?chē)能壍郎系牟鍒D。

隨著越來(lái)越了解土星環(huán)的組成，科學(xué)家們也一直在質(zhì)疑環(huán)的起源。 他們相信，環(huán)是由彗星或小行星與一顆或多顆行星的衛(wèi)星相撞并將它們破碎成許多碎片后產(chǎn)生的。 碰撞的碎片散布在土星周?chē)?，并形成?dāng)前的環(huán)形圖案。

圖解：受光側(cè)的土星環(huán)，主要的細(xì)部構(gòu)造加上的標(biāo)示。

還有不能確定的是環(huán)的年齡。 起初，它們被認(rèn)為與太陽(yáng)系一樣古老。然后科學(xué)家推測(cè)，環(huán)中的冰如果積累了40億年的塵埃應(yīng)該要比現(xiàn)在臟的多。因此，他們將環(huán)的預(yù)估壽命推到了幾千萬(wàn)年前。但是，當(dāng)卡西尼號(hào)航天器送回迄今為止土星環(huán)最清晰的圖像時(shí)，科學(xué)家們說(shuō)，最初的推測(cè)可能是正確的。他們認(rèn)為，環(huán)狀顆粒很可能在40億年的時(shí)間里得到了回收，并且它們將在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)繼續(xù)存在。

參考資料

1.WJ百科全書(shū)

2.天文學(xué)名詞

3. STEPHANIE WATSON（斯蒂芬妮·沃森）-寒塵- science