对大多数人来说，土星总是因为它的一系列光环而引人注目。但是来自美国宇航局卡西尼号飞船的科学观察表明，光环的形成比行星本身要晚。
在卡西尼号在土星的氢和氦大气层中坠入死亡之前，飞船在土星和土星环之间滑行，基本上起到了重力探测器的作用，这使得能够准确估计土星环中物质的数量，根据它们的引力强度对它们进行称重。
据估计，土星卫星米马斯质量的40%左右（米马斯本身比地球卫星小2000倍）告诉他们，这些光环是相对较新的，起源于不到1亿年前，也许是1000万年前。他们的年龄使行星科学家长期争论的论据得以平息。一些人认为，这些光环是在45亿年前由太阳系形成后留在轨道上的冰屑与行星一起形成的。另一些人则认为这些光环非常年轻，土星在某个时刻从柯伊伯带或彗星上捕获了一个物体，并逐渐将其变成轨道上的碎石。
新的质量估算是基于2017年9月飞船在卡西尼号最后一组轨道上飞行时，卡西尼号的飞行轨迹被环的引力偏转了多少。然而，最初，偏转与基于行星和环模型的预测不符。只有当研究小组考虑到土星大气中非常深的流动风时（这是从太空无法观察到的），测量才有意义，使他们能够计算光环的质量。
“我第一次看这些数据时，我不相信它，因为我相信我们的模型，并花了一段时间才意识到有一些改变了我们没有考虑到的重力场，”伯克利，加利福尼亚大学地球和行星科学教授Burkhard Militzer说。他是行星内部的模特。”结果是在赤道地区周围至少9000公里深的大气层中出现了大量的气流。我们初步认为，这些云就像地球上的云，只限于一层薄薄的云层，几乎没有质量。但在土星上，它们确实是巨大的。”
他们还计算出，土星赤道表面的云旋转速度比9000公里（约6000英里）深的层快4%。较深的一层比赤道的云顶要长9分钟才能旋转，赤道的云顶每10小时33分钟绕地球转一圈。
“深旋转层的发现是关于行星内部结构的一个令人惊讶的发现，”卡西尼号项目科学家琳达斯皮尔克说，她是位于加利福尼亚州帕萨迪纳的美国宇航局喷气推进实验室的科学家问题是，是什么导致大气层中旋转速度更快的部分变得如此之深，这告诉我们土星内部的情况。”
米利策还能够计算出，这颗行星的岩石核心质量必须是地球质量的15到18倍，这与先前的估计相似。
早先对土星光环质量的估计是1/2到1/3米马的质量来自于对环绕岩石、冰环的密度波的研究。这些波是由行星的62颗卫星引起的，其中包括Mimas，它在两个最大的环A和B之间形成了所谓的卡西尼分裂。米马斯圆滑，直径246公里。它有一个巨大的撞击坑，使它类似于星球大战电影中的死星。
米利策说：“人们不相信海浪的测量结果，因为圆环中可能有质量巨大但不参与海浪的粒子。”我们总是怀疑在海浪中有一些我们看不见的隐藏物质。”
幸运的是，当卡西尼号接近生命的尽头时，美国宇航局计划它在土星和土星环之间进行22次俯冲，以探测土星的重力场。地球上的射电望远镜测得航天器的速度在每秒一毫米以内。
新的环质量值在早期估计的范围内，研究人员可以确定它们的年龄。
这些年龄计算，由康奈尔大学的Philip Nicholson等人领导，建立在科学家们以前在环的质量与年龄之间的联系上。较低的质量意味着较年轻的年龄，因为环最初是由冰组成的，明亮，但随着时间的推移，会被行星际碎片污染和变暗。
米利策说：“这些测量之所以可能，是因为卡西尼号在最后几个小时飞得离地面如此之近。”这是一个经典的，壮观的方式来结束任务。”
申请依据：航空航天+国防
