在太陽系所有的行星中，似乎都沒有哪個像土星一樣擁有獨特的吸引我們的魅力。令人著迷的原因可能是它擁有的那巨大的環使其在我們的太陽系中脫穎而出。儘管木星，天王星和海王星都有自己的行星環，但是沒有一個比土星的環更壯觀。

圖解：土星的獨特行星環在卡西尼 - 惠更斯號太空船返回的照片中被描繪了出來。

土星環也是太空中的一大謎團。 但是，隨著我們的航天器比以往任何時候都更靠近環，我們將更完整地了解它們的構成以及它們如何存在。

土星有六個主要的環，每個環都由成千上萬的小環組成。 這些環是巨大的-最大的環直徑跨越170,000英里（273,588公里）。 但是，它們的厚度非常薄-僅約650英尺（200米）厚。 它們並不像從地球上看上去那樣是固體，而是由漂浮的水冰塊，岩石和塵埃組成，其大小從斑點大到巨大的，類似房屋大小的碎片，都以環形繞著土星執行。 隨著碎片顆粒的軌道運動，它們之間不斷碰撞，粉碎了較大的碎片。

圖解：卡西尼-惠更斯號於2006年9月15日拍得的土星環全貌（亮度在這張圖中被強化）

土星環不是完美的圓形，在有些地方由於附近衛星的引力會有所彎曲。 環上還包含輪輻，這些輪輻是由於漂浮在環上的極細塵埃顆粒被靜電吸引並被拉到環上而產生的。

圖解： Sustermans (c. 1637).繪製的伽利略肖像

這些環以字母命名-A，B，C，D，E和F。它們不是按字母順序排列，而是按其被發現的順序排列（從靠近土星開始的實際順序是- -D，C，B，A，F，G和E）。

A和B是兩個最亮的環，B是六個環中最寬和最厚的環。 C有時稱為紗環，因為它非常透明，而D幾乎看不見。F環非常狹窄，由位於環內外兩側的兩個衛星潘多拉（Pandora）和普羅米修斯（Prometheus）擠壓束縛在一起。 這也是之所以稱這兩顆衛星為“牧羊衛星”的原因，因為它們控制環中顆粒的運動。

圖解：黑暗的卡西尼縫分開了在內側寬廣的B環和外側的A環，這張影像是哈勃太空望遠鏡的先進巡天照相機在2004年3月22日拍攝的，較不明顯的C環就在B環的裡面。

相對其他環更遠的是G環，最後是E環，它由非常細的（幾乎是微觀的）顆粒組成。 E環一直令科學家感到困惑，因為與其他環不同，E環被認為是由附近衛星散落的顆粒組成，E環被認為是由從土衛二的南極附近的火山間歇泉噴出的冰粒組成的。在幾個環之間是以研究土星的天文學家命名的縫隙。

圖解：卡西尼太空船從無光的一側看見的土星環（2007年5月9日）。

但是這些環是如何形成的，它們的年齡可能有多大了？我們下面分析。

土星環的起源

自從1610年伽利略通過早期的望遠鏡對著土星凝視以來，科學家們一直在思考土星的環是怎樣的。從他觀察的角度來看，伽利略推測土星不是單顆星，而是三顆星：一顆大中型星，上面有兩個耳狀的附屬物，他認為這可能是大衛星。 伽利略觀測土星超過一年。 然後他休息了一段時間，直到1612年重新觀察時才看到了異常的東西。 這次伽利略只看到一顆星星，而不是他上次觀看時看到的三顆星。 他正確地預測其他“星星”會回來，但他沒弄清楚它們為什麼消失了。

圖解：旅行者2號拍攝回的強化色彩後的影象顯示了伽利略望遠鏡無法看到的細節。

1655年，當荷蘭科學家克里斯蒂安·惠更斯（Christiaan Huygens）通過一臺更復雜的望遠鏡觀察土星時回答了這個令伽利略感到困惑的問題。他認為多餘的恆星實際上是環，它們很細，以至於從邊緣看時似乎都消失了。現在，科學家們為伽利略和惠更斯的發現命名為環面穿越。土星繞太陽行進時，其環大約每14年邊緣對著地球一次。 因此，當我們在這段時間內通過望遠鏡觀察行星時，這些環是不可見的。

圖解：藝術家在2007年描繪的土星環影像，冰冷的微粒聚整合環的固體部分。細長的叢集不斷的形成和分散，最大的顆粒也只有幾米的直徑。

惠更斯在評估土星時犯了一個錯誤。 他認為土星環是固態的。 五年後，法國天文學家讓·佩拉因（Jean Chapelain）更準確地推測，這些環實際上是圍繞土星執行的小顆粒。 蘇格蘭物理學家詹姆斯·克萊克·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）在1857年發現圓環必須由小顆粒構成時證實了這一理論。 若不是小顆粒構成，它們將被土星的引力向內拉，直到墜入土星內。

圖解：由卡西尼號的小角度攝影機拍攝的影像以自然的顏色馬賽克而成，由左至右依序為不受光側的D、C、B、A和F環，日期為2007年5月9日。

在20和21世紀，天文學家受益於技術，可以幫助他們發現土星環的祕密。 在1970年代末和80年代初，“先鋒”號和“旅行者”號航天器向後方送回了環和組成它們的顆粒的特寫檢視。 近年來，卡西尼號飛行任務（美國宇航局，歐洲航天局（ESA）和義大利航天局（ASI）的共同努力）能夠繞更接近土星環的位置執行並收集大量關於它們結構的新資訊。

圖解：卡西尼號航天器在土星周圍的軌道上的插圖。

隨著越來越了解土星環的組成，科學家們也一直在質疑環的起源。 他們相信，環是由彗星或小行星與一顆或多顆行星的衛星相撞並將它們破碎成許多碎片後產生的。 碰撞的碎片散佈在土星周圍，並形成當前的環形圖案。

圖解：受光側的土星環，主要的細部構造加上的標示。

還有不能確定的是環的年齡。 起初，它們被認為與太陽系一樣古老。然後科學家推測，環中的冰如果積累了40億年的塵埃應該要比現在髒的多。因此，他們將環的預估壽命推到了幾千萬年前。但是，當卡西尼號航天器送回迄今為止土星環最清晰的影象時，科學家們說，最初的推測可能是正確的。他們認為，環狀顆粒很可能在40億年的時間裡得到了回收，並且它們將在未來很長一段時間內繼續存在。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. STEPHANIE WATSON（斯蒂芬妮·沃森）-寒塵- science