作者：张唯诚 来源：大众科技报（2009-11-24）A4版 探索·发现
新发现的土星“超级巨环”
土星环是人类见到的最完整、最宏伟、最美丽的行星环，它是天文学家们研究行星环的一个完美“标本”。科学家认为，对于土星环的研究有助于我们认识其他气体巨星环的演化，也是我们认识太阳系的重要依据。
2009年就要结束了，假若在这一年你曾对土星发生过兴趣，你就会发现，今年的土星尽管稍欠精彩，但却有另外一番不易一见的景象，那就是土星环的“环面穿越”：土星漂亮的环面仿佛消失了，只剩下一条细细的直线。当土星环因侧面朝向地球而显示出一条直线的时候，天文学家们称之为“环面穿越”。
环面“薄如纸”
在土星绕太阳公转的过程中，“环面穿越”的景象并非常有。今年“环面穿越”真正发生的时间是9月4日，那时土星环的侧面正好对着我们，只不过当时土星太靠近太阳，我们根本看不到它。事实上，“环面穿越”的现象从2008年就开始了，在2009年的其他很多时候，我们也可以看到大致的效果。
400年前的1610年，当伽利略用他自制的望远镜对准土星时，他看到的就是土星环将要变成一条直线时的情景，在他的望远镜里，光环仿佛消失了，只有两端有两个点，仿佛两只“耳朵”，所以伽利略没有发现土星环，土星环的发现也因此推迟了半个世纪。
在“环面穿越”的时候，土星环的“消失”使我们直观地感受到土星环有多么薄，根据“卡西尼”号土星探测器传回的土星环照片，科学家们进一步确认了这一点，照片显示，土星环的边缘非常“锋利”，厚度大约为100米，有人估计它的平均厚度大约只有几十米。美国国家航空航天局的行星科学家杰夫·库兹形象地说，“假若你要制作一个按正常比例缩小的土星模型，而它的直径是1米的话，那你就不得不将土星环做得比剃须刀片还要薄1万倍。”科学家估计，如果将组成土星环的材料做成一个星球，那这个由尘埃、岩石和冰构成的星球可以做得和土卫一同等大小，土卫一的直径为390千米，而土星环的宽度达25万千米，要让这么一颗卫星的体积等同与一个如此宽的土星环，环的厚度自然就受到很大限制了。
年龄并不年轻
在不是“环面穿越”的其他时候，我们对土星环的感受是它的明亮如新和光洁如砥。一些科学家因此认为，土星环可能是一件刚刚被宇宙打造出来的新器物，它的年龄大概只有几亿岁，因为假若土星环也像土星一样已经存在了几十亿年，那它巨大的环面一定会因年岁久远而沾上不少灰尘，它看上去应该很黑很脏了。
科学家们曾经推测，土星环大概产生于一次意外的事件，一颗月球大小的天体在靠近土星的时候被土星巨大的潮汐力撕碎了，它的碎片环绕着土星形成了土星环。还有一种观点认为，土星环是一颗小行星撞上了土星的一颗卫星后形成的，撞击后的碎片形成了土星环。
然而，随着“卡西尼号”对土星环的观测日益细致，人们发现了新的事实。科学家使用“卡西尼号”搭载的紫外线图像光谱仪仔细研究了土星环中的颗粒，他们发现土星环实际上是很粗糙的，其中的物质大小不一，有些细如沙粒，有些大于巨石，环里的团块夹杂着冰和岩石，在环内物质的循环过程中，它们将来自宇宙的污染物稀释和吸收掉了，所以土星环看起来并不暗淡。科学家还用来自“卡西尼”号的观测数据用电脑模拟了土星环内物质的运动情况，2008年9月，他们宣布说，土星环可能比先前预料的更大、历史更久远，它很可能早在45亿年前就形成了，与土星同样古老。
环内物质相互影响
土星环的结构极为复杂，它的内侧似乎多尘埃，而外侧则以水冰为主。它的主环根据离土星从近到远的顺序分别被命名为D、C、B、A、F、G和E，然而事实上，土星环可以说多得数不胜数，仿佛一张巨大无比的密纹唱片，其上的光环成千上万，不可胜数。今年10月，美国航空航天局宣布说，他们用红外望远镜在土星环的外围又发现了一个“超巨型”的土星环，其大部分物质在距离土星595万千米之外展开，一直延伸到1190万千米之外的地方。这个环是一个松散的结构，由细小的冰粒和尘埃组成，和原本的土星环并不相同。
从2004年7月开始，“卡西尼号”陆续向地球发回土星环的高清图像，人们对土星环的认识也日益清晰起来，科学家渐渐发现了土星环中越来越多的细节，例如F环，它是7条主环中的第5环，这个环时常改变外形，使自己变成一种扭结的形态，后来的研究表明，F环中存在着很小的卫星，当它们穿过这个环时，会对环的外形产生影响。科学家还发现，分别位于F环的内侧和外侧的土卫十六和土卫十七也在合力束缚和挤压F环，使它发生交错现象。土卫十六还沿着一个椭圆的轨道穿行于F环，每次穿行都会在F环上拖出一道沟，由此产生的引力使F环弯曲和拉伸，从而扭结成一个螺旋的形状。
每隔大约15年，土星会进入春分和秋分的分点，此时阳光直射赤道，土星环上高出环面的物质会投下容易观测的影子，是观测土星环的最好时机，2009年8月，土星进入分点，“卡西尼号”观测到土卫三十五对土星Ａ环边缘物质产生影响的确凿证据。它发现，这颗直径约8000米的卫星使Ａ环边缘物质的轨道偏心率变大。由此，科学家们意识到，在土星环里，物质的相互交换和影响是十分普遍的。