土星环是我们太阳系中最引人注目的天体特征之一。先驱者号和旅行者号探测器让我们首次近距离观察了它们。最近，NASA 的卡西尼号任务花费十多年时间研究它们以及它们环绕的行星，最终潜入行星及其环之间，获取了迄今为止最详细的测量数据。
然而，尽管我们对土星环有了诸多了解，但仍有许多未解之谜。其中最简单的问题之一就是：土星环到底有多古老？
棘手的问题
年龄是天文学家难以测量的。研究人员必须通过间接的方式来得出这个答案——通过测量其他属性，例如质量、颜色或组成，然后推断出这些属性对土星环年龄的意义。
这些估计值差异很大。这是因为它们取决于所进行的测量和过程中所做的假设，因此关于土星环年龄的争论仍在激烈进行。
根据直接测量，我们了解到：总的来说，土星环的质量约为 3300 万万亿磅（1500 万万亿公斤），相当于其直径 250 英里（400 公里）的卫星（土卫一）质量的 40%。它们主要由纯净的水冰组成——约 95% 是冰，只有约 5% 是岩石和金属。随着时间的推移，它们会扩散开来，甚至会将物质像雨一样降落到土星上。
为了估计土星环的年龄，研究人员试图考虑它们从最初的样子到现在外观上发生的变化。随着环中的粒子相互碰撞和引力相互作用，环应该会扩散开来，直到最终消失。随着时间的推移，环的颜色也会变暗，因为尘埃和流星体落到它们上面，影响它们的颜色和亮度。
因此，测量土星环的质量和它们反射的光量，应该能为研究人员估计其年龄提供一个良好的起点。
古老还是年轻？
一些模型认为土星环的年龄基本与太阳系相同，表明它们很可能与土星一同形成，并且一直存在。毕竟，几十年来科学家们都知道它们质量很大。计算表明，如果是在行星形成之后才形成土星环，而不是与之同时形成，就需要一颗土卫一大小的卫星或一颗经过的彗星完全被摧毁——这是一个罕见且不太可能发生的事件。
另一方面，土星环仍然存在。即使考虑到它们的质量，一些研究人员认为它们早就应该消散了，并主张它们是年轻的。根据颜色观测，土星环看起来确实很年轻。它们相对明亮，反射了大部分照射到它们的光线，因此不像人们预期的那样（因污染而）显得暗淡。根据这些信息，一些研究人员估计土星环要年轻得多：大约在 10 万年至 10 亿年之间。
但还有一些额外的担忧。毕竟，如果土星环很古老，并且与行星一同形成，但研究人员只是过高估计了它们消散的速度怎么办？或者，它们是否正在被更新或再生，因此看起来年轻而新鲜，尽管它们很古老。新的研究再次表明，土星环是古老的，而之前被忽略或未知的因素可能正在“清洁”它们，使它们看起来更明亮、更年轻。
谜团未解
所以，这就是目前争论的焦点：土星环实际上是年轻的，还是存在一些使其看起来年轻的机制？这一切都取决于研究人员如何模拟太阳系过程以及土星环随时间的演变，例如太空尘埃污染土星环的速度有多快，以及使它们焕然一新的过程有多高效。
这个问题看起来似乎无法解决，但天文学家们仍抱有希望。西南研究所的天文学家 Luke Dones，他也是最近一些主张土星环古老的研究的合著者，在一份声明中表示：“确定土星环的年龄并非不可能，但要做到这一点，我们需要一项未来的土星任务，该任务将花费漫长而密集的时期来研究土星环本身以及它们与气态巨行星之间的关系。”
