土星环诞生时地球正处在恐龙时代？

土星是太阳系中唯一拥有“圈圈” 的行星，这个圈圈是土星的土星环，十分的美丽。土星环主要由冰粒子构成，其中夹杂着一些尘埃。在下面这张假彩色图像中，紫色带包含直径超过5厘米的粒子。绿色区域的颗粒在5厘米以下，蓝色区域的颗粒较小，呈豌豆状。大石块大小的冰块可以在整个环中找到。

2017年9月15日，“卡西尼”号宇宙飞船在一片荣耀的火焰中消失了，它结束了对土星13年的研究，然后便进入这颗气态巨星的旋转大气层结束了自己的使用周期。在卡西尼号结束生命之前，卡西尼号进行了对土星几个月的研究，在研究过程中，卡西尼号上演了一场惊心动魄、玩命的舞蹈，飞船在土星和土星环之间俯冲了22次。

卡西号带着科学家的希望进行探索，目的是发现土星未曾发现的秘密，并且拍摄土星更清晰的画面。以前，行星科学家们认为土星环和太阳系一样古老，都有着大约有45亿年的历史。但是隐藏在土星环深处的宇宙线索使得一些卡西尼号的科学家对这个数字进行了大规模的修正。他们在发表在《科学》杂志上的一篇论文中称，这些土星环的年龄并不像太阳系那么大。它们出现在距今不到1亿年前，那时恐龙还在地球上游荡。

但从土星环的物理学原理到土星环本身的起源，这个论点存在很多潜在的问题。“这些光环看起来很年轻，但这并不意味着它们真的很年轻，”日本宇宙航空研究机构的行星科学家Ryuk说。还有一些程序我们没有考虑。

土星环从里到外一共有好几层，这些土星环是按它们被发现的顺序按字母顺序命名的。从最内层的环开始，D环之后是C、B、A、F、G和E环。

克里达在《自然天文学》杂志发表了一篇评论文章。克里达说，土星环诞生于地球的恐龙时代，这是一个引人注目的结论，但它回避了一个令人不安的现实，存在太多的不确定因素，无法对土星环的年龄做出任何确切的估计。尽管卡西尼号做出了英雄壮举，我们并没有真的比大约40年前领先多少，那时旅行者号探测器第一次仔细观察土星。

这场辩论不仅仅是关于土星的年龄这个狭隘的问题。土星环的年龄将影响我们如何理解土星的许多卫星，包括可能维持生命的土卫二和它冰冻的海洋。它还将推动我们进一步回答有关土星环的终极问题，自伽利略400多年前首次发现土星环以来，人类就一直在思考这个问题：土星环最初从何而来?土星环年龄的量化分析

我们能够知道地球的年龄，因为我们可以利用岩石中放射性物质的衰变来计算出它们的年龄。行星地质学家对来自月球和火星的岩石也做了同样的研究。

爱达荷大学的行星科学家马修·海德曼说，土星环主要由冰碎片和少量岩石物质构成，不适合进行这种分析。这意味着土星环的年龄估计必须建立在间接证据的基础上。

有一些间接证据来自尘埃。你可以把这些冰封的年轮想象成一片雪地，在一开始的原始状态下，远处的烟尘会逐渐污染它。为了估计雪的年龄，科学家必须测量煤烟下降的速度，以及已经存在的煤烟总量。

卡西尼号用它的宇宙尘埃分析仪完成了第一部分，它发现土星环正在被深色物质如岩石尘埃和有机化合物的混合物持续污染。这些物质中的大部分是由来自柯伊伯带的微流星体提供的，柯伊伯带是海王星轨道之外的一个遥远的冰态天体来源。宇宙飞船还发现，目前土星冰环中约1%是由煤烟构成的。

为了揭示这些土星环中宇宙烟尘的总质量，研究人员必须对这些环进行称重。幸运的是，卡西尼号生命结束前创造了这样一个机会。当宇宙飞船俯冲穿过这些土星环时，它精确地测量了每一点的净引力。由于重力场依赖于物体的质量，这一壮举使得科学家可以直接测量整个土星环系统的重量。

在卡西尼号生命周期结束前，飞船在土星环和土星之间俯冲了22次。这次行动的开始和结束都是围绕土星的卫星土卫六展开的。

有了这些信息，就能得到煤烟的数量和它下降的速度，科学家们估计，那块众所周知的雪要花上1000万到1亿年的时间才会被污染。调查结果普遍受到欢迎。当今社会的大多数人都相信，这些土星环是最近形成的。

然而，关于污染的争论并非无懈可击。卡西尼号的研究小组在分析尘埃污染时，并没有确定一个精确的速率。在一些会议报告中出现了各种不同的数值，但最终数字尚未公布。在《科学》杂志的论文中，研究人员选择了其中一个值，得出了一个土星环很年轻的结论。但是这种模棱两可的说法已经引起了很大的恐慌。

土星环上的污染率可能也会变化，因此仅凭卡西尼号测得的数据也并不是完全准确的，可能只是目前的污染率高得不寻常。即使我们难以确定什么会导致这样的高污染率，理论上讲，未来的土星任务可能会从一个老卫星上挖出一个岩石内核，这个岩石内核会随着时间的推移保持污染通量。但这样的任务将在几十年后才会实现。

我们也不完全理解黑暗环背后的物理原理。来自柯伊伯带的微流星体以极高的速度撞击土星环的冰块，其撞击就像小爆炸一样，这表明没有多少微流星体附着。于是人们猜测10%的微大气物质附着在冰上并污染了它。

科罗拉多大学博尔德分校的尘埃加速器实验室也许能够复制这种撞击过程，让我们更好地了解土星环污染物的持久力。但现在，我们还处在在黑暗中，对土星环的秘密还是知之甚少。

土卫二是一个冰的世界，它的地下隐藏着咸水的海洋。它表面上有间歇喷射的泉水，将物质射向数百英里外的太空，有可能为土星环提供养分。

土卫二可能就是一个隐藏的行星洗涤器正在清除土星环上的污染，使光环看上去更年轻，因此导致卡西尼号测得的数据并不真实。从旅行者号开始，我们就知道土星环中的物质会像雨水一样降落到土星表面。但是我们还不知道这种物质是由什么构成的。卡西尼号用两种不同的仪器测量雨量。两项研究都发现，它的冰含量少得惊人，只有24%。考虑到这些土星环的含水量超过95%，这非常令人困惑，这些雨水可能已经把土星环污染清洗了。

雨水在清洗土星环，这是一个观察到的事实，而不仅仅是一个推测，卡西尼的探测极有可能失真。

也许微流星体撞击喷出的冰会重新附着在环上，而喷出的污染物则会像雨一样落下。无论冰层是否会以哪种方式重新附着，污染都是由撞击优先排出的。而在土卫二南极的间歇喷射的泉是否增加了更多的水，稀释了土星环的污染，没有人确切知道。

但并不是每个人都相信有很多清洁工作正在进行。从常识上来看，把东西弄脏很容易，但清洁是困难的。

如果土星环污染说的论点是正确的呢?如果土星环一直暴露在不变的宇宙尘埃流中，而且土星环最多有1亿年的历史，那该怎么办?然后，我们将不得不解释这些土星环是如何在这么短的时间内形成的，这是一个棘手的问题

首先，我们不知道是什么创造了这些土星环，所以在任何时间点给它们分配一个起源故事都是困难的。这些土星环可能是被土星引力潮汐撕裂的彗星的遗迹，也可能是彗星和冰冷的卫星碰撞的产物，也可能是某些因素扰乱了几个卫星的轨道，导致它们相互撞击的结果。

对土星冰环的取样返回任务可能会找到最初被湮灭的用于制造土星环的尸体的残骸。但这样的使命不会到来。

在土星B环的边缘，垂直结构比土星环平面高出2.5公里，投射出长长的阴影。但是普通的土星环厚度只有10米左右。

另外，太阳系最初的十亿年左右是像混沌未开一样的大混乱，原来的行星上的物体不断碰撞。而现在太阳系非常稳定事情，所以导致土星环发生灾难性碰撞的可能性要低得多。假如太阳系1亿年前仍处于混乱状态，并且如果土星环确实是在太阳系1亿年前的大混乱中形成的，这将会极大地改变我们的观点：它将意味着我们的行星邻居土星还没有完全摆脱其原始时期的混乱状态。

有没有线索来证明这件事呢？线索可能就在土星的卫星上，因为它们的发展在某种程度上与土星环有关。但是土星的卫星自己的故事也充满了不确定性，从它门的起源到它门的年龄也是不确定的。

2016年的一个模型使用了卫星的当前位置来回顾过去的时间，表明目前的土星环和内卫星系统可能是在大约1亿年前一对中等大小的卫星相撞时形成的。

但是这种说法也引起了人们的争议，因为仅仅靠两颗卫星相撞，它们破碎的尘埃也无法达到当今土星环那么大的量。

土星环的秘密就像美丽的花园

但是，总有一天，这些土星环是古老还是年轻的问题将会得到明确的回答。但现在，双方都有足够的证据表明自己是正确的，但是也无法判断对方就是错的。

虽然过去不清楚，但未来似乎更确定。这些土星环可能看起来是永恒存在的，但事实恰恰相反。夏威夷莫纳克亚火山上的望远镜观测到某些物质从土星环中喷涌而出。当科学家们把这些数据加入到卡西尼号探测到的物质中时，他们估计土星环将在1亿年后完全消失，这真是让人遗憾。

2017年全国科普日科普知识竞赛试题

1、《中华人民共和国科学技术普及法》于( A ) 第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过。

2、在《科普法》中被称为科普主要社会力量的是(A )组织。

3、发展基础科普设施。在一些市(州.盟和县)配备科普大篷车，以( B )的形式为城乡社区、学校特别是贫困、边远地区提供科普服务。

4、《全民科学素质行动计划纲要》指出，科学素质是(B )的重要组成部分。

5、《全民科学素质行动计划纲要》提出，到2020年，科学技术教育.传播与普及有长足发展，形成比较完善的公民科学素质建设的组织实施、基础设施、条件保障、监测评估