以萊徹斯特大學研究人員為主體的一支科學團隊解決了一個有關行星光環的懸而未決謎題，研究成果表明，土星光環中的顆粒物有一定的分佈規律，這在帶有光環的行星世界普遍適用，光環中顆粒物的大小組合以某種令人驚愕的數學方式展開，但顆粒物的組合為什麼服從簡潔的數學式子？數學家似乎也難以給出滿意的答案。英國萊徹斯特大學的尼古拉·布里廉托夫教授帶領了一支由多國大學的研究人員組成的科學團隊，他們解開了一個由來已久的行星科學謎團，土星光環中顆粒物大小的組合遵循某種數學排列式，帶有光環的行星世界普遍適用於這種數學排列。

萊徹斯特大學數學系的布里廉托夫教授解釋說，土星光環實際上處於穩定狀態，光環的物理特性似乎沒有受到土星演變的影響。土星光環相對來說得到了天體物理學家的較好研究，他們發現，行星的光環實際上由不同大小的顆粒物組成，冰狀顆粒物的大小從幾釐米延伸到大約10米，排列有序、而不是雜亂無章的光環顆粒物很有可能與土星在遙遠的過去發生的災難性事件有關，它們是災難性天體碰撞事件的產物。人們不難理解，在土星引力和土星旋轉運動離心力的作用下，土星周圍的碎片顆粒形成了不同尺寸的有序組合，有些碎片顆粒物非常小，有些碎片顆粒物則非常大。

令人感到驚愕的發現是有某種數學排列樣式似乎在“冥冥之中”引導了顆粒物的大小排列，不同大小的顆粒物形成了不同佔比或顆粒物的丰度，顆粒物的大小組合遵循了某種精確的數學樣式，數學家將這類形式簡潔而美麗的排列方式稱之為“反轉立方”，2米直徑顆粒物的丰度或佔比要比1米直徑顆粒物的丰度小，具體說來小於8倍；3米直徑顆粒物的丰度或佔比要比2米直徑顆粒物的丰度小，具體說來小於27倍等，以此排列，一直到10米直徑的大顆粒物，顆粒物的佔比或丰度隨之出現了急劇下跌。科學家過去對10米直徑以上顆粒物丰度的急劇下降感到不解，顆粒物大小令人驚愕的“反轉立方”排列也令他們感到模糊和疑惑。

布里廉托夫的國際團隊最終解決了光環中顆粒物分佈的謎題，研究成果揭示了可觀測的土星光環中顆粒物的分佈規律不是土星特有的，而是一種普遍的特性，換句話說，所有的行星光環在顆粒物組合方面都遵循相似的特徵，這是一條“放之四海而皆準”的普適規律。太陽系中的大多數行星都帶有更小的星體、或者稱為衛星，其中的一些行星、諸如：土星、木星和天王星和海王星擁有額外的行星環，行星的“光環”實際上是由不同尺寸的小顆粒物集合而成的，集合體形成的條狀“光環”像衛星一樣圍繞著行星旋轉，不僅在太陽系存在行星環，而且在很大的可能性上，系外行星也存在這種美麗無比的“光環”。大體積的小行星、諸如：女凱龍星和凱龍星，它們的直徑只有幾百公里，也帶有“不可思議”的小行星環。

布里廉托夫教授解釋說，研究土星光環的數學模型也許能成功地應用到其它行星的光環，行星環內的顆粒物以低速率運動併發生碰撞時，可能產生顆粒物的合併，以高速率發生碰撞時，可能產生顆粒物的分解，小的顆粒物合併為大的顆粒物體，大的顆粒物分裂為小的顆粒物碎片。顆粒物組合系統同樣存在於自然環境和工業生產的粉塵中，顆粒物大小的排列不是混亂不堪的，而是展示了“簡潔即美”的數學反向立方規律，顆粒大小的分佈秩序井然，大顆粒物的丰度有規則地減少，丰度的減少幅度呈立方數遞減的數列樣式。由莫斯科大學、波茨坦大學、芬蘭奧盧大學、波士頓大學等研究人員組成的科學團隊在科學雜誌《PNAS》上發表了他們的數學物理研究成果，研究的課題是有關土星環內顆粒物的聚合和分解，顆粒物大小分佈的數列特徵。

（編譯：2015-8-6）