一組科學(xué)家通過一項研究重新點燃了關(guān)于土星光環(huán)年齡的爭論，研究表明這些光環(huán)最有可能是在太陽系早期形成。

現(xiàn)在發(fā)表在《自然天文學(xué)》期刊上，并在日內(nèi)瓦舉行的EPSC-DPS聯(lián)合會議上提交的一篇論文中，研究作者提出，優(yōu)先從土星光環(huán)中噴出塵埃和有機物質(zhì)的過程可能會使土星光環(huán)看起來比實際年輕得多?？ㄎ髂崽栐缭?017年的任務(wù)大結(jié)局期間潛入土星環(huán)，提供的數(shù)據(jù)被解讀為土星環(huán)形成于幾千萬年前。

在潛入過程中進行的引力測量給出了更準確的光環(huán)質(zhì)量估計，這些環(huán)由超過95%的水冰和不到5%的巖石、有機材料和金屬組成。然后，質(zhì)量估計被用來計算出光環(huán)的原始冰需要暴露在塵埃和微隕石中多長時間才能達到我們今天看到的其他“污染物”水平。對許多人來說，這解決了戒指的年齡之謎，然而，這項新研究的主要作者Aurelen Crida認為，這場爭論還沒有結(jié)束。我們不能像樹樁上的年輪那樣直接測量土星年光環(huán)的年齡，所以必須從質(zhì)量和化學(xué)成分等其他屬性推斷年齡。

研究假設(shè)塵埃流是恒定的，環(huán)質(zhì)量是恒定的，并且環(huán)保留了它們接收的所有污染物質(zhì)。然而，關(guān)于所有這些點，仍然存在很多不確定性，而且，與卡西尼號任務(wù)的其他結(jié)果相比，研究人員認為有充分的證據(jù)表明，這些光環(huán)要古老得多。在卡西尼號任務(wù)結(jié)束期間測量到的質(zhì)量，與追溯到原始太陽系的大規(guī)模環(huán)動力學(xué)演化模型非常一致。這些環(huán)由顆粒和塊組成，大小從米到微米不等，塊之間的粘性相互作用導(dǎo)致環(huán)展開，并像傳送帶一樣將材料帶走，這導(dǎo)致光環(huán)質(zhì)量損失，從最內(nèi)邊緣，在那里粒子落入行星，和外邊緣。

在那里材料越過外邊界，進入一個小衛(wèi)星和衛(wèi)星開始形成的區(qū)域。質(zhì)量越大的環(huán)傳播速度越快，質(zhì)量損失也越快。模型顯示，無論光環(huán)的初始質(zhì)量如何，在大約40億年后，光環(huán)有收斂于卡西尼號測量到的質(zhì)量趨勢，這與太陽系形成的時間尺度相匹配。從目前對環(huán)粘度的理解來看，卡西尼大結(jié)局期間測得的質(zhì)量將是數(shù)十億年演化的自然產(chǎn)物，這很有吸引力。誠然，沒有什么可以阻止這些環(huán)較近時期才形成這個精確的質(zhì)量，而且此后幾乎沒有演化，這將是一個相當巧合的情。

研究團隊公布了卡西尼號宇宙塵埃分析儀的結(jié)果，結(jié)果顯示每秒有600公斤硅酸鹽顆粒從光環(huán)落到土星上。使用卡西尼離子和中性質(zhì)譜儀的數(shù)據(jù)進行的其他研究表明，土星高層大氣中存在有機分子，這些分子被認為來自光環(huán)。科羅拉多州博爾德市太空與大氣物理實驗室的許博士說：這些結(jié)果表明，環(huán)本身就是在‘清潔’污染物。這種潛在環(huán)清潔過程的性質(zhì)仍然是神秘的。然而，新研究表明，暴露年齡不一定與形成年齡有關(guān)，因此，土星光環(huán)可能看起來“人為地年輕”。

博科園｜研究/來自：EuroPlanet Society

參考期刊《自然天文學(xué)》

DOI: 10.1038/s41550-019-0876-y

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