隐匿的土星光环
土星拥有全太阳系中最为庞大壮观的光环系统，它几条的主要光环早已为人熟知，从内到外分别是D、C、B、A、F、G和E环，其中穿插着数道环缝，其中又以A、B、C三道光环最为显著。在卡西尼号抵达土星后，人们又在G环和E环之间的土卫三十二和土卫四十九附近分别发现了一道不完整的环弧，由相应卫星抛出的物质由于与土卫一存在轨道共振而被约束在现有轨道上；另外沿土卫三十三的轨道以及在土卫十和土卫十一轨道之间也各有一道尘埃环分布。
土星的主要光环系统，图中最外一圈为E环。（图片提供：NASA/JPL/Space Science Institute）
前述的所有光环无论宽窄厚薄，无论明亮还是暗淡，也无论形态是清晰还是弥漫，都可以在可见光波段看到。但土星所有光环中最宽阔的一道实际上是肉眼不可见的，所谓隐匿光环是也，早在20世纪70年代就有人提出它理应存在。这样的光环规模有多大呢？土星主环系最外一道是E环，E环外缘距离土星是不到50万千米，内缘更近，只有20万千米左右。而隐匿光环的内侧与土星的距离大约是400万千米（又说是600万），最远处延伸到1000余万千米以外，换算成土星半径的话，是从120余倍到200余倍。从地球上看去，它的视直径相当于满月的2倍。此外这道光环厚度也不小，约合土星半径的40倍。当然，这只是现在能观测到的部分，根据理论计算，它延伸的范围可能还要大，不过考虑观测的精度，其余部分现在还不为人知。
由于光学波段不可见，新光环是使用斯皮策空间望远镜在2009年才发现的。与内层主环系平行于土星赤道面不同，它相对土星赤道面存在27度的倾角，而与行星的公转轨道面近似平行。由于土星最大的外层卫星土卫九正位于新发现的光环之内，光环遂以卫星命名。
土星周围宽阔的不可见光环示意，上方插图正是本文的图一。（图片来源：Nature/NASA）
土卫九光环中的物质本身也是极其稀薄，每立方千米的空间可能只有10到20个微小的颗粒，身处其中未必都能察觉到光环的存在，否则行星探测器早就应该捕捉到它的踪迹了。光环的倾角、位置连带光学不可见的特性都说明，它与卫星本身存在密切的联系。土卫九本身就是颜色暗淡（参见上图中的左侧插图），其上密布环形山，这说明它曾经遭受过持续的陨星轰击，光环中的物质颗粒应该就是撞击过程中卫星抛洒出的暗色表层物质。根据热辐射特性推算，这些颗粒的大小在10微米上下。
斯皮策望远镜在24微米红外波段拍摄的土星新光环局部图。（图片提供：NASA/SST）
光环的厚度可以归结为土卫九逆行轨道相对土星面的倾角影响，宽度则在某种程度上是太阳光压的功劳。由此新光环的发现还顺便解决了土星系统中的一道谜题：土卫八双色外观的成因。土卫八是土星大型卫星中轨道最远的一颗，不过它还是位于土卫九以内。这颗卫星的表面黑白分明，前导半球漆黑如碳，后随半球却覆盖着明亮的冰雪（参见图二的右侧插图）。起先有人认为土卫九的前导半球地表可能被地壳以下喷发出来的物质所覆盖，但空间探测器的研究表明，这些深色物质组分可能与土卫八非常接近。
太阳光压的展宽效应正是新发现的光环给这一问题带来的线索。在光压的作用下，光环中最细密的物质向内迁移，一直可以抵达土卫八的轨道附近，于是漆黑的颗粒纷纷落在了卫星表面上。而与月球类似，土卫八也存在同步自转效应，换句话说它的同一面永远背对土星，从轨道外侧漂来的细粒自然就更多地落到了这里。这还不算完，这些颗粒会大大促进卫星上温暖区域水冰的升华，只留下暗色的杂质。久而久之，土卫八的表面就变成了今天所见的阴阳脸。
