本文参加百家号＃科学了不起＃系列征文赛。关于太阳系的八大行星，每一个都有自己独特的标志，例如土星的“环”。作为一颗直径和质量仅次于木星的气体巨星，土星也有一个特殊的名字叫“克龙尼”（Cronian）。关于土星有很多疑问。生成一个宽阔的土星环系统容易吗？哪些关键指标表明土星“光环”的真实年龄？土星环延伸近30公里，包含无数大小不一的粒子。这是行星科学中长期以来一直存在的谜团之一。45亿年前，理论上的碰撞产生了我们现在看到的东西？这些答案不仅有助于理解行星环，而且对于科学家重建太阳系的历史尤为重要。根据卡西尼对光环质量和亮度的测量，许多科学家认为这些光环应该非常年轻。制造如此巨大的土星环系统并不容易关于土星环，有许多令人信服的论点认为土星环并不年轻。事实证明，要在较近的时间内形成这样一个大的环形系统是不容易的。行星可以吸引和驱散经过的彗星。当然，还有另一种可能性，那就是一个物体撞上了土星的一个卫星，从溅出的卫星中形成了一个环。尽管这些推论看起来很简单，但是每个方案都有自己的特殊需求。经过科学调查，虽然这些都是很好的想法，但是有多少彗星在太阳系周围飞行，我们没有足够的条件来确定它。在这个时候，科学家开始假设整个过程不涉及彗星。“光环”的来源不是外部的土星系统，而是完全来自内部。研究人员发现，当这颗行星与卫星处于交叉轨道时，发生了一件意想不到的事情：大约1亿年前，在追踪卫星轨道的计算机模型中，卫星轨道上的一切都略微偏离了最初的轨道。卫星被推到土星的轨道上。虽然这些轨迹今天还没有被观测到，但模拟数据显示它确实发生了。建模过程中发生的事情与我们的观察结果不同与我们所观察到的不同的是，它们的轨道更深入土星的赤道平面。早期的卫星系统必须重新安排成我们今天看到的系统，这意味着当前的卫星必须更年轻，所以它们没有经历建模中发生的所有事情。这一系列的假设和推论似乎是合理的，但是没有解释这些碎片产生的物质是如何形成一个环的。因为，为了实现这一点，需要一个必要条件，也就是说，碰撞碎片和土星之间的距离必须足够近，这样才能防止行星的重力分散。模拟古代的环碰撞更有说服力相对而言，在实践中，旧环更容易形成。数十亿年前，当行星进入它们现在的位置时，它们在太阳系中摇摆着，没有稳定的目标。在这个时候，一些古老的灾难发生了，这些事件的结果生成了装饰土星的“戒指”。当落在戒指上的黑尘率随时间变化时，如果关于戒指变黑的基本假设是错误的，那么戒指可能是原始的，具有超自然的明亮光泽。虽然冰环粒子和尘埃之间的影响很大，但可能不足以像科学家认为的那样给土星环上色，这意味着沉积的阴影将比预期的要小。模拟类似的碰撞应该更有说服力。当碎片的初始质量高于回路中的碎片时，碎片将面临快速扩散和耗散。其中一些落入土星，另一些落入土星环和卫星。在这种情况下，无论其质量是土卫一的1倍还是10倍，因为时间是数十亿年以上，基本轨道动力学可以表明，对于我们今天看到的确切数量的物质，它几乎可以解决。简而言之，如果这样的碰撞已经传播了40亿年，那么人们所期望的精确质量就完全等同于这些环。哪些关键指标能暗示“戒指”的年龄？关于土星环起源的争论可以追溯到几十年前，这些数据主要是旅行者1号和2号任务的近距离探测。观测结果表明，这些光环足够轻，足以在太阳系数十亿年的时间里保持它们的光芒。此外，卡西尼精心测量的环的质量与旅行者号非常接近。我们没有证据表明这些环被污染了。同时，这些冰环在吸收物质的同时不断地向大气中喷射冰粒子。如果需要一段时间来想象预测，那么这样的流星雨可能会在3亿年内完全吞噬这些光环过去和未来在土星环系统的演化和重建中被观察到土星的长期演化和起源是现代行星科学中尚未解决的问题。“旅行者年龄”显示土星的光环不超过My（厚度单位），它的扩散环系统也被认为是由一个甚至多个卫星的物质损失造成的。时间来到了“卡西尼时代”，其中一些已经取得了进展，由于光谱分辨率和高空间数据，如在A环中发现的“螺旋桨”，以及嵌在环中的月球形状。也许，要解开土星之谜，行星动力学领域是一个可行的解决方案。通过引力相互作用的模拟，我们可以重建今天观测到的过去甚至未来；或通过实验室对黑暗尘埃和寒冷粒子的高速碰撞进行检测，最终确定尘埃的颜色和温度；或者需要对土星表面的陨石坑进行更详细的分析，这样才能更好地确定它们的真实年龄。经过20年的探索，数值模拟也变得更加先进。了解环的形成为我们了解太阳系提供了一个更清晰的背景。这些因素对我们有重要的意义，加强了对土星环的动力学和快速发展的看法。科学家们暂时无法就该光环的形成和大小达成一致。尽管有各种各样的预测和解释并不一致，但探索的道路已经变得有趣了。
