越来越多的土星谜团让科学家猜测

土星环的形成只是这颗行星众多谜团之一。它们看起来很坚固，但它们是由颗粒组成的，大部分是脏冰，从小颗粒到大石头。

人类自史前以来就知道土星，但关于这个环形世界的谜团仍然很多——从关于土星上令人困惑的六边形云层的新谜团到关于其著名光环的长期谜题。

巨型六边形

最新的谜团是环绕土星北极的巨大六边形。几十年前，科学家们在旅行者号任务中瞥见了它，但在卡西尼号宇宙飞船上证实了它的存在。

在任何其他行星上都从未见过像六边形这样的行星，它的每一边都有近7500英里（12500公里）宽，大到可以容纳近四个地球。热成像显示，它深入地球大气层约60英里（100公里）。“这是一个非常奇怪的物体，”加州帕萨迪纳NASA喷气推进实验室卡西尼号视觉和红外测绘光谱仪团队的大气专家凯文·贝恩斯说。

贝恩斯说，尽管水桶里的水会产生带有几何孔的漩涡，但“这里没有水桶”。“你不会把液体泼到墙上。”

关于六边形的起源，科学家们还讨论了其他一些想法。贝恩斯说，也许一个延伸数千公里进入土星的巨大旋转气体圆柱体位于六边形的中心，六边形的云壁是由于与圆柱体边缘旋转速度较慢的气体相互作用而形成的，这些气体的旋转速度没有那么快。或者，六边形可能是由在大气中波动的波浪和搅动它的气体之间的复杂相互作用产生的。

贝恩斯说：“希望当土星的季节改变，大约18个月后太阳开始照耀六边形时，我们能更多地了解六边形。”卡西尼号的鹰眼相机应该能显示出六边形的细节，其清晰度是目前航天器热成像仪的80倍。

魔戒

土星环内有许多奇异的特征。其中包括质量最大的B环中数百个“记录凹槽”或狭窄的波动。这些还包括最内侧主环C环中的“高原”——宽、暗、边缘锋利的特征比环中其他地方更厚。加利福尼亚州NASA艾姆斯研究中心的行星科学家杰弗里·库齐在谈到这些凹槽和高原时说：“没有人知道是什么导致了它们。”

不仅这些特征的起源很神秘，戒指本身的起源也很神秘。

一些研究人员认为，这些光环是土星形成时留下的碎片，使它们的年龄与太阳系本身大致相同，约为45亿年。其他人说，如果它们那么古老，它们应该被彗星的脏冰污染，彗星被认为经常落在气态巨星身上，正如1994年舒梅克·利维彗星撞击木星时所示。

Cuzzi说，这些环似乎是由相对干净而不脏的冰制成的，这表明它们可能只有数亿年的历史，或者“不比地球上的鱼类时代更近”。在这个想法中，它们是由可能来自被撕裂的月球的瓦砾制成的。

Cuzzi说，卡西尼号未来的观测可能有助于真正了解这些环是由什么组成的，然后科学家可以将其与彗星或土星卫星的成分进行比较，以找到更好的匹配。

康奈尔大学的研究助理Matthew Hedman说，更多地了解环的起源及其特征，可以帮助科学家更多地了解其他类型天体物理盘的动力学，“比如形成太阳系行星的那一个”。

一天中的时间

土星上一天的长度——也就是说，大部分行星旋转的速度——仍然是个谜。这颗行星稠密多云的大气层使我们无法简单地向下观察数百英里，看看土星的自转速度有多快。

在测量木星的自转速度时，天文学家得到了帮助，因为与地球一样，木星的磁极与自转轴不对齐。这意味着当木星自转时，其磁极会随之移动，因此天文学家可以通过观察其磁场来确定木星自转的速度。

然而，土星的磁极与它旋转的轴几乎完全对齐。这导致了令人困惑的结果，比如在过去的26年里，土星日不可思议地延长了大约6分钟。贝恩斯说，一种可能的解释是，土星卫星恩克拉多斯间歇泉喷出的水柱可能确实用电离粒子笼罩了土星的磁场，从而改变了我们对土星磁场的看法。

水分子被土星磁场中遇到的带电粒子电离，然后在磁场中被困一段时间，称重并向下拖动，使磁场旋转得更慢。科学家们希望，通过将恩克拉多斯的间歇泉活动与土星未来几年的磁场旋转进行比较——也许可以找到该卫星喷发暂停的时间跨度——他们可能能够最终确定土星的真实自转速度。

能源危机

土星和太阳系的其他巨行星也面临着研究人员所说的“能源危机”——它们的高层大气比吸收的阳光所能解释的要热得多。科学家们曾怀疑，导致地球上出现北极光或北极光的机制可能解释了这种热量。在地球上，来自太阳风的超热粒子与地球磁场碰撞，激发大气层中的原子，从而产生极光。

然而，伦敦大学学院的大气物理学家Alan Aylward和物理学家Chris Smith及其同事发现，极光实际上可以通过迫使更靠近赤道的空气下降到更低、更冷的深度来冷却气态巨星的高层大气。

天文学家看到的额外热量可能可以用引力波的能量来解释，引力波是由行星引力和大气气体浮力之间的拉锯战引起的大气上下振荡。（这些引力波不同于引力波，也不同于时空本身的波动。）或者土星的电场可能比以前想象的更复杂。

艾尔沃德说：“我们甚至不了解地球上电场的细节，木星和土星上的电场距离更远，成分也不同。”