土星的巨大光环是怎样造成的（土星光环究竟从何而来）

土星B环是土星一系列主环中最不透明的一道。在这张照片中，未被阳光照到的它几乎是全黑的。NASA

如果说透明比不透明的物质浓度高，那就是一件违反直觉的事。举例来说，泥水肯定要比清水含有更多的颗粒。与此相似，一般人肯定会以为土星环中不透明的区域物质浓度肯定要比透明区域高。

但是实际情况却并不是这样。根据NASA土星探测器卡西尼号的最新研究结果，土星环密度的表现形式，也就是土星环的透明度和反射率，与物质的浓度构不成对应关系。

这张切图展现了土星主环系统的部分结构。主要名称和特点已用文字标出。NASA

外表有时候会骗人。就好像雾蒙蒙的牧场肯定没有游泳池来得透明，但是游泳池的密度更高，也拥有更多的水。

对土星环质量的研究对于揭示它们的年龄也非常重要。质量低的环会比质量高的环演化速度更快，也会在陨石等影响下迅速变黑、变暗。因此，B环的质量越低，它就越年轻。其年龄可能只有几百万年，而不是通常以为的几十亿。

为B环的核心部分“称重”，是人们逐渐了解土星环年龄及其起源的重要一步。土星环是如此壮观，以致于人们总想问个明白，它究竟是从何而来的？

太阳系所有的巨行星都有环，但土星环与众不同。了解土星环为何如此明亮和巨大，是在了解它们形成和发展过程中所要面对的最重要挑战。对科学家而言，环中各部分的物质密度，是获知其形成过程的关键。

早前的研究显示，B环中所含的物质比科学家曾经以为的要少。新的分析则首次直接测出了环中的物质密度，进而证实了这一猜想。

土星B环的某些部分与相邻的A环相比，其不透明度要高出10倍，但B环的质量只是A环的2至3倍。NASA

这一分析采用了一种新的技术。卡西尼可见光和红外测绘光谱仪透过土星环，指向一颗位于其后方的恒星进行了数据采集。将多次观测结果合并后，就能将原本不明显的螺旋密度波展现出来。

分析结果还显示，B环的平均密度要低于预期。这是一个非常令人震惊的结果，因为B环的某些部分透明度要比相邻的A环低将近10倍，而B环的质量可能只有A环的2到3倍。

在阳光照射下，B环是土星环中最明亮的一道。NASA

尽管B环的质量非常低，但它仍然占去了整个土星环系统质量的大部分。人们还将着手对环的质量总和进行更为精确的测量。卡西尼号探测器曾经对土星的引力场进行过探测，获得了土星及其环系统质量总和的数据。2017年，在卡西尼号使命的最后阶段，它将从土星环内部飞掠土星，对土星本身的质量进行单独测定。两次测量数据的差异，就是土星环的真实质量。