2004年6月，“卡西尼”已经在太空中飞行了35亿千米，它正在靠近太阳系最大的奥秘——土星环。事实上，直到此时科学家们对这个谜环仍然所知甚少——土星环从何而来？它们已经存在了多久？还能存在多久？“卡西尼”的主要任务之一就是回答上述问题。
　　“卡西尼”将穿过土星环。厚度仅百米左右、宽度却达61140千米的土星环，虽然远看上去美丽诱人，实际上却混乱不堪且危险无比。“旅行者”此前已经查明，土星环是由数不清的岩石般坚硬的冰块构成，冰块大小从一粒糖到一间大房子不等，它们都在环绕土星的轨道上运行，时速高达每秒约10千米，比子弹的速度还快。如果一个人不慎掉进土星环，他将遭到来自各个方向的冰块的强力撞击，转瞬之间就会被砸成肉酱。
　　直接进入土星环无异于自杀。科学家们自有办法——他们计算出土星环中有一个宽达24000千米的缝隙，打算操纵“卡西尼”进入这个缝隙。不过，哪怕很小的一个计算失误，就足以让“卡西尼”粉身碎骨——土星环中的冰块的运行速度实在太快了，一个小小的冰块就有可能要了“卡西尼”的“小命儿”。
　　土星环中的冰块固然非常可怕，但它们还只是“卡西尼”面临的重大危险之一。“卡西尼”还必须减速，这就意味着它必须在确定的时机点燃它的主引擎。如果出现失误，“卡西尼”就将错过土星，永远失落在太空中。而在7年的任务期里，这个引擎很少使用，这难免让人紧张：谁能保证它到时候不出故障呢？
　　2004年6月30日，媒体记者云集美国宇航局喷气动力实验室，等待卡西尼-惠更斯的太阳系7年长征中最关键的消息。
　　美国东部时间傍晚7时36分，“卡西尼”插进土星环的操作开始了。首先，“卡西尼”快速旋转，用自己巨大的天线作为盾牌，保护自己穿过土星环中的缝隙。这一过程历时90分钟。
　　现场气氛非常紧张，所有人都在关注“卡西尼”发回的无线电信号，它攸关耗资32亿美元、整个工作期长达14年的卡西尼-惠更斯计划是否会功亏一篑。
　　最终，无线电信号没有消失，这意味着“卡西尼”成功到达土星了！接着，“卡西尼”发回图像，一个前所未有的清晰的土星呈现在科学家面前，并开始为破解土星的种种奥秘提供新的线索：土星环由什么东西组成？它们形成于什么时候？
　　自“旅行者”到达土星，科学家们就已知道土星环是由岩石般坚硬的冰块构成的，但“卡西尼”揭示的内容却要广泛、丰富得多。土星环中的冰块几乎是纯粹的水冰，但仍然有少量的污染物——来自陨星的微量尘埃痕迹，这些痕迹是查明土星环来源的关键之所在。其中的道理很简单：污染越严重，说明土星环遭遇“轰炸”的时间越长，环因此也就越古老。
　　
　　为查明土星环的污染程度，“卡西尼”上面装备有光谱仪，它能将化学成分“翻译”成生动的彩色图像。结果，“卡西尼”传回的土星环图像令人惊讶。在图像上，比较清洁的冰区显示为蓝色，较重的污染区显示为红色。由于图像上的内环呈红色，外环呈蓝色，所以内环看起来比较古老，外环则相对形成于近期。这些图像支持了一种耐人寻味的可能性：或许土星环仍然处于形成过程中。
　　接下来，“卡西尼”之旅的另一伟大篇章就要翻开了：“卡西尼”即将与土星最大也最神秘的卫星——泰坦相遇。
　　
　　解剖土星环
　　
　　假如伟大的伽利略能够在地面控制中心观看“卡西尼”飞船穿越土星环的过程，他一定会大吃一惊。
　　
　　1610年，通过自己的原始望远镜，天文学家伽利略最先发现了土星的存在。当时，他把土星环当成了土星的两颗卫星，一边一颗。而让他目瞪口呆的是，两年之后这两颗“卫星”竟然不见了。事实上，这是由于当时土星与地球之间的相互倾斜度发生了变化，伽利略无法再看到土星环的边缘——他误认为的两颗“卫星”。下面，就让我们来看一看“卡西尼”在探索土星环方面取得的成就。
　　土星环有多大年龄？大约46亿年前，土星和太阳系其他行星从旋转的星际气云中聚合而成。长久以来，科学家一直相信，土星环也应该可以追溯到那个时候。但是，20世纪80年代来自“旅行者”飞船的图像，以及现在“卡西尼”飞船拍摄的图像都显示，土星环并没有科学家们想象的那么古老，甚至一些土星环现在仍处在形成过程中。科学家通过“尘埃污染”这个指标来估算土星冰环的年龄，从而得知主要的土星环只有几亿年的历史。“卡西尼”携带的紫外光谱仪的成果揭示，土星主环有明显的层次，其中较“脏”的环显示为红色，蓝色环则距离土星较远，很可能形成时间也较晚。
　　土星环从哪里来？土星有超过40颗卫星，它们的直径从几千米到几千千米不等。现在看来，当土星诞生时，土星环还未形成。那么，土星环来自哪里呢？有人认为，一颗中等大小的卫星因迷途而太过靠近土星，于是被土星的强大引力撕裂，或者它被一颗大陨星撞得粉身碎骨，其残骸形成了土星环。也有人认为，一颗“冒失的”大陨星或彗星“斗胆”靠近土星，不料却被撕破身子。现在，“卡西尼”的探测可能部分地解释了土星E环（位于主环外面的一个环）的形成机理：恩塞尔阿多斯（土卫二）的喷泉正在“喂养”E环（参阅《相关链接：土卫二上有生命吗？》）。
　　土星环由什么组成？土星环由数不清的粒子构成。其中一些粒子非常细小，就像粉末；另一些则大如谷仓；还有一些大得堪称小卫星。“旅行者”发现土星环粒子几乎全部由水冰组成，另有微量的来自陨星的尘埃和岩石物质。“卡西尼”则对此进行了一点修正：土星主环的粒子可能更像蓬松的雪球，而非直硬的冰棒。
　　土星有多少条环？在地球上，用业余望远镜能看见土星环的主环，但主环只是十分复杂的土星环系统的一部分。整个土星环系统包括七条主环，按照被发现的顺序被分别命名为A～G环。其中，最靠近土星的是暗弱的D环，其次是C环、B环和A环（这后三个是最主要的环）。在A环的外面，是窄窄的F环。F环外面是G环。E环位于最外层，这个环很宽，一直延伸到了泰坦。而在C环、B环和A环这三个最主要的环内部，还有数十条更窄的细环，其中大多数直径仅为几千米。
　　
　　土星环究竟有多大？那要看“大”指的是什么。如果指的是质量，土星环算不上太大：即使把所有的土星环粒子聚在一起，也只能组成一颗中等大小的卫星。不过，土星环占据的空间却很大。主环直径超过27万千米，厚度却不到800米。E环的直径接近96万千米，要是你乘坐高速喷气式客机飞越这个环，那么要花一个多月才能走完。土星环这么宽并不奇怪，要知道，土星本身就比地球大750倍以上哦！
　　土星环为何会位于一个平面上？土星形成于一个旋转气盘，剩下的物质则继续环绕土星的赤道旋转，其中多数物质最终聚合形成土卫。不论土星环是否可以追溯至这一时期，或者土星环是否为一个被撞碎的卫星的残骸，环中的粒子都会保留原来那个旋转气盘的角动量，而土星的引力在自身鼓胀的赤道附近也更强大。于是，土星环粒子很容易地被吸引到了土星赤道附近。任何位于倾斜轨道上的环粒子都会与土星赤道上的无数环粒子相撞，最终被导入赤道平面。
　　土星环中为何有缝？通过自身的引力效应，土卫们在土星环中制造出明显偏暗的缝隙。主环中最大的缝隙宽近5000千米，将A、B两环分隔开，被称为“卡西尼分界线”，这个名字是为纪念在1676年发现这个空隙的天文学家让-多米尼克·卡西尼而起的。实际上，这个“缝隙”并不像从地球上看去那么空空如也，而是包含着许多暗弱的细环，其内部边界由土卫一制造得很分明。其他较小的土卫也在维持土星环缝隙方面各司其职。
　　土星环中的明亮带是什么？土星主环中的明亮带，基本上都拥有更大的粒子密度，因而能够反射更多的太阳光。例如，C环中的一个明亮带差不多有50千米宽，其中的粒子密度是周围区域的5倍多。反之，土星环中的阴暗的带状区域却能有效地阻挡阳光，使之看上去比周围区域阴暗。科学家还不完全清楚是什么因素决定着那些明亮带的位置和边界，但可以肯定的是，其中至少有一些是由土卫们主宰的。