說到土星，相信大家首先想到的并不是它“太陽系第二大行星”的身份，而是它那美麗的行星環(huán)，實(shí)際上，科學(xué)家對(duì)土星環(huán)也非常感興趣，并一直在對(duì)其進(jìn)行研究。

根據(jù)之前的理論，土星環(huán)的顆粒主要由水冰構(gòu)成，而這些水冰顆粒會(huì)不斷受到太空中微流星體的撞擊，由于微流星體帶來的塵埃物質(zhì)會(huì)污染土星環(huán)上的顆粒，使它們逐漸變得暗淡，因此如果土星環(huán)已經(jīng)像土星本身一樣存在了數(shù)十億年，它就理應(yīng)變得非常暗淡。

而觀測(cè)數(shù)據(jù)卻表明，土星環(huán)是非?！肮鉂嵜髁痢钡?，所以一個(gè)合理的解釋就是，與土星本身的年齡相比，它應(yīng)該很“年輕”，由于這種觀點(diǎn)合情合理，因此在過去的日子得到了普遍的認(rèn)同，科學(xué)家甚至還通過理論估算出，土星環(huán)的年齡應(yīng)該在在1億至4億年之間。

然而隨著研究的深入，科學(xué)家卻發(fā)現(xiàn)，實(shí)際情況很可能并非如此， 一項(xiàng)近日發(fā)表在《自然·地球科學(xué)》上的研究表明，我們可能錯(cuò)了，土星環(huán)可能并不是之前認(rèn)為的那樣“年輕”。這具體是怎么回事呢？下面我們就來了解一下。

根據(jù)介紹，在此次研究中，科學(xué)家利用了來自“卡西尼”號(hào)探測(cè)器（Cassini）的數(shù)據(jù)建立了計(jì)算機(jī)模型，用于仔細(xì)研究微流星體與土星環(huán)的相互作用。

（↑“卡西尼號(hào)”探測(cè)器）

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，撞擊土星環(huán)的微流星體雖然非常微?。ㄖ睆揭话阍?至100微米之間），但它們的速度卻很快（一般都可達(dá)到每秒30公里），因此它們都蘊(yùn)含了很高的動(dòng)能，能夠在撞擊瞬間產(chǎn)生較為極端的物理效應(yīng)。

模擬結(jié)果表明，當(dāng)撞擊發(fā)生時(shí)，這些微流星體通常會(huì)受到超過100GPa的高壓（這大概是地球海平面氣壓的100萬倍），同時(shí)其溫度會(huì)驟然上升到超過1萬攝氏度，這種劇烈的沖擊會(huì)導(dǎo)致構(gòu)成微流星體的物質(zhì)，以及土星環(huán)中極少一部分的物質(zhì)迅速氣化，進(jìn)而形成高溫的氣體。

接下來，這些高溫氣體會(huì)以較快的速度（平均超過每秒14公里）向外膨脹，并在隨后的冷卻過程中逐漸形成大量的納米級(jí)顆粒，這些顆粒主要由硅酸鹽物質(zhì)構(gòu)成（因?yàn)楣杷猁}蒸氣比水蒸氣更容易凝結(jié)），在土星磁場(chǎng)的作用下，它們很快就會(huì)帶上電荷，成為帶電顆粒。

在此之后，這些帶電顆粒并不會(huì)留在土星環(huán)之中，根據(jù)計(jì)算機(jī)模型的模擬，它們會(huì)被土星磁場(chǎng)“驅(qū)逐”出土星環(huán)的平面，其中的一部分會(huì)在土星引力的作用下墜入土星的大氣層，另一部分則會(huì)因?yàn)榫哂凶銐蚋叩乃俣榷苯訌耐列堑囊?chǎng)逃逸。

參與該研究的科學(xué)家指出，這樣的結(jié)果表明，盡管微流星體會(huì)不斷撞擊土星環(huán)，但是它們所產(chǎn)生的“污染物”卻并沒有積累在土星環(huán)上，而是很快就會(huì)“帶”走，這種機(jī)制就像是土星環(huán)的“自潔系統(tǒng)”，可以讓其始終保持著相對(duì)“光潔明亮”的狀態(tài)。

而這就意味著，土星環(huán)可能并不是之前認(rèn)為的那樣“年輕”，其真正年齡可能會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過幾億年，甚至在土星形成之初，它就可能已經(jīng)存在了。當(dāng)然了，就目前的情況來看，這也只能說是一種合理的假設(shè)，實(shí)際情況是否真是這樣，還有待進(jìn)一步的驗(yàn)證，期待在未來的研究中，科學(xué)家能有更多的發(fā)現(xiàn)。

參考資料：Pollution resistance of Saturn’s ring particles during micrometeoroid impact，Nature Geoscience. doi.org/10.1038/s41561-024-01598-9