《华尔街日报》：土星环之谜或历经四百年终得解

土星并非太阳系中唯一拥有光环的行星，但其由冰和尘埃构成的环带无疑是迄今为止最为壮观的。一项新研究对土星环的形成方式和时间提出了全新解释，为这个自1610年伽利略举起望远镜首次观测该行星以来一直困扰天文学家的谜题提供了答案。

研究表明，这些光环形成于1亿至2亿年前，当时土星的一颗卫星因受另一颗卫星引力干扰偏离轨道，过于接近行星后被引力撕成碎片。根据周四发表在《科学》期刊的研究成果，这颗被研究者命名为"蝶蛹"的假想卫星残骸继续绕土星运行，并随时间推移逐渐扁平化，形成了如今所见的粒子盘。

土星环局部厚度仅30英尺（约9米），直径却达约17万英里（约27万公里）。木星、天王星和海王星也有环系统，但规模更小且更为暗淡。

多年来科学家认为土星环形成于40多亿年前，但近期观测对此观点提出了质疑。图片来源：美国宇航局/欧洲航天局/A. Simon, M.H. Wong, OPAL团队康奈尔大学天文学家Maryame El Moutamid博士表示，这项新研究"提出了可能永久解决土星环年龄问题的全新假说"。她为研究撰写了评论文章但未参与具体研究。

除了解释土星环可能如何及何时形成之外，缺失卫星假说还为土星令人困惑的倾斜角度提供了答案。与地球类似但不同于太阳系中最相似的木星，土星相对于其绕太阳运行的轨道平面存在显著倾角。

“这个假说将两个此前被视为独立难题的现象联系了起来，“加州大学圣克鲁兹分校行星科学教授、该研究合著者弗朗西斯·尼莫博士如此评价该假说，“事实证明可以用一个理论同时解释两者。”

多年来，科学家认为土星环形成于40多亿年前，当时这颗年轻行星的强大引力场捕获了途经的彗星和小行星，并逐渐将它们压扁成环状结构。但美国宇航局三次任务——1980年代的旅行者1号、2号以及2004至2017年的卡西尼号——的观测数据对此观点提出了质疑。观测结果显示，土星环的质量和组成远比此前认为的年轻。

“如果它们并非古老形成，那必定是某个天体——比如大型彗星或卫星——后期分裂的结果，“麻省理工学院行星科学教授、新研究主要作者杰克·威兹德姆博士这样解释土星环。但要确定究竟是何种天体，以及它如何分裂形成光环，被证明是个棘手的难题。

研究团队对卡西尼号数据的分析颠覆了长期以来关于土星、其卫星与邻近行星海王星之间复杂关系的认知，从而得出了这一解决方案。科学家曾认为土星与海王星处于共振状态，即存在相互作用。但分析表明这种共振曾存在但现已消失，暗示着当另一颗卫星土卫六的引力使其螺旋坠向土星时，某颗小卫星必然破坏了这种共振。

并非所有人都认同土星环及其倾斜问题已得到解决。

美国宇航局艾姆斯研究中心（位于加州硅谷）的行星科学家杰克·利绍尔表示，新假说"具备许多合理要素”，但难以验证其所依据的一系列复杂天体事件。利绍尔博士未参与此项研究。

加州山景城SETI研究所的行星环研究员马修·蒂斯卡雷诺（未参与研究）表示，科学界需要时间评审这项新研究。但他称这个"失踪卫星假说"是"令人振奋的新观点，可能让我们更接近解开土星多个相互关联的谜团”。

联系作者艾琳·伍德沃德，邮箱：[email protected]

本文发表于2022年9月16日印刷版，标题为《研究揭示土星环线索》。