这项研究将于5月12日发表在《科学》杂志上科学的进步,认为土星环的年龄不超过4亿年。这使得土星环比土星本身年轻得多，土星大约有45亿年的历史。

科罗拉多大学博尔德分校大气与空间物理实验室(LASP)副教授肯普夫说:“在某种程度上，我们已经解决了一个始于詹姆斯·克拉克·麦克斯韦尔的问题。”

研究人员通过研究一个看似不寻常的主题:尘埃，得出了这个结论。

肯普夫解释说，岩石物质的微小颗粒几乎是在不断地冲刷地球和太阳系。在某些情况下，这种通量会在行星体上留下一层薄薄的尘埃，包括构成土星环的冰。

在这项新研究中，他和他的同事们开始通过研究这层尘埃积聚的速度来确定土星环的日期——有点像用手指沿着房子的表面滑动来判断房子的年龄。

“把戒指想象成你家的地毯，”肯普夫说。“如果你已经铺好了干净的地毯，你只需要等待。灰尘会落在地毯上。戒指也是如此。”

这是一个艰巨的过程:从2004年到2017年，该团队使用了NASA的卡西尼号航天器上的一种名为宇宙尘埃分析仪的仪器来分析土星周围飞行的尘埃斑点。在这13年里，研究人员只收集了163颗来自地球近邻以外的谷物。但这已经足够了。根据他们的计算，土星环可能只聚集了几亿年的尘埃。

换句话说，这个行星的光环是一种新现象，在宇宙中相当于一眨眼的时间出现(甚至可能消失)。

“我们大概知道这些环的年龄，但这并不能解决我们的任何其他问题，”肯普夫说。“我们仍然不知道这些环最初是如何形成的。”

从伽利略到卡西尼

400多年来，研究人员一直被这些看似半透明的环所吸引。1610年，意大利天文学家伽利略·伽利莱首次通过望远镜观察到这些特征，尽管他不知道它们是什么。(伽利略的原始图纸使这些环看起来有点像水壶的把手)。19世纪，苏格兰科学家麦克斯韦尔得出结论，土星环不可能是固态的，而是由许多独立的部分组成的。

今天，科学家们知道土星有七个环，由无数大块的冰组成，大多数都不比地球上的巨石大。总的来说，这些冰的重量大约是土星卫星土卫一的一半，距离土星表面近17.5万英里。

肯普夫补充说，在20世纪的大部分时间里，科学家们都认为土星环可能与土星同时形成。

但这个想法引发了一些问题——也就是说，土星的光环非常干净。观察表明，这些特征由大约98%的纯水冰组成，只有少量的岩石物质。

“几乎不可能最终得到如此干净的东西，”肯普夫说。

卡西尼号提供了一个确定土星环年龄的机会。该航天器于2004年首次抵达土星并收集数据，直到2017年故意坠入土星大气层。宇宙尘埃分析仪的形状有点像一个桶，当小颗粒呼啸而过时，它就会把它们舀起来。

LASP的工程师和科学家为美国宇航局即将于2024年发射的木卫二快船任务设计并建造了一个更复杂的尘埃分析仪。

研究小组估计，这些行星际尘埃每年对土星环每平方英尺的贡献远不到1克——虽然只是一点点，但随着时间的推移，累积起来已经足够了。先前的研究也表明，这些环可能很年轻，但没有包括尘埃积累的明确测量。

运气好

光环可能已经在消失了。在之前的一项研究中，美国宇航局的科学家报告说，冰正在慢慢地降落到地球上，并可能在未来1亿年内完全消失。

肯普夫说，这些短暂的特征在伽利略号和卡西尼号宇宙飞船可以观测到它们的时候就存在了，这似乎太好了，令人难以置信——这就需要解释这些环最初是如何形成的。例如，一些科学家假设，土星的光环可能是在行星引力撕裂它的一颗卫星时形成的。

他说:“如果这些环的寿命很短，而且是动态的，那为什么我们现在能看到它们呢?”“运气太好了。”

这项新研究的合著者包括欧洲航天局的尼古拉斯·阿尔托贝利;柏林自由乐团Universität的约根·施密特;美国宇航局艾姆斯研究中心的杰弗里·库齐和保罗·埃斯特拉达;以及Universität斯图加特的拉尔夫·斯拉马。