
土星及其光环的放大/ “背光”图像,由卡西尼号宇宙飞船于 2006 年拍摄。(图片来源:NASA/公共领域)
长期以来,天文学家一直认为土星独特的光环与土星大约在 45 亿年前太阳系形成初期的同一时间形成。这一假设受到了2019 年美国宇航局卡西尼号宇宙飞船收集的数据分析的严重挑战,该分析表明这些环仅存在于 1000 万至 1 亿年前——在宇宙时间尺度上只是一眨眼的功夫。现在,根据发表在《科学进展》杂志上的一篇新论文,对环上积聚了多少灰尘的数据进行的新分析证实了这一有争议的发现。
合著者、科罗拉多大学博尔德分校的天文学家 Sascha Kempf 说:“在某种程度上,我们已经解决了一个始于詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (James Clerk Maxwell) 的问题。”1610 年,伽利略·伽利莱 (Galileo Galilei) 是第一个观察到光环的人,尽管他的望远镜太粗糙,无法将它们识别为实际的环。他将它们描述为“土星的耳朵”,因为它们看起来像是土星两侧的两个较小的行星。1612 年,当地球经过地球时,“耳朵”消失了,伽利略感到困惑通过环形平面,当他们在第二年再次出现时更是如此。
克里斯托弗·雷恩 (Christopher Wren) 在 1657 年怀疑土星有环,但克里斯蒂安·惠更斯 (Christiaan Huygens) 抢先发表,在他 1659 年的论文系统土星 (System Saturnium ) 中暗示土星环与土星分离,该论文还指出他发现了土星的卫星泰坦 (Titan)。罗伯特胡克注意到戒指上的阴影。到 1675 年,乔瓦尼·卡西尼 (Giovanni Cassini) 发现环是一系列较小的环,环之间有间隙。一个多世纪后,皮埃尔-西蒙拉普拉斯在数学上证明任何实心环都是不稳定的。麦克斯韦确定“环”必须由许多小粒子组成,所有这些粒子都独立地绕土星运行,这一点在 1859 年的观测中得到证实。我们现在知道这些粒子几乎完全由水冰组成。