1610年,著名科學家伽利略在宇宙中發現了色彩美麗,排列均勻的光環,但起初并沒有引起他的注意。直到1659年,荷蘭科學家才證實那個光環是土星光環。1979年,行星探測器飛掠土星時發現,土星光環是由上千個環組成的,由土星云層頂部一直延伸至32萬千米的距離。后來科學家們發現,在85萬千米以外還有一些外環。在很長一段時間內,人們都認為只有土星才有光環圍繞。
震撼的土星光環
1977年,科學家們發現天王星也有9個細環圍繞,到1986年,又發現了天王星的第十個環,這樣算下來天王星一共有10個環圍繞。1979年3月,木星那個暗淡但仍然可以觀測到的光環也被發現,它是由一個比較明亮的窄環和一個扁環形的暈環組成的。1989年,當“旅行者2號”宇宙探測器飛近海王星時,發現海王星居然也有5條圍繞著它的環,有的環是完整的,有的則是環的一部分,既環孤。
木星不大明顯的光環
當太陽系內有四顆行星被人類發現都有光環存在后,引起了全球天文學家的關注。很多人開始設想,太陽系的其他行星,包括人類居住的地球,是否都有“環”圍繞呢?帶著這個問題,科學家們開始了更深入的探索和研究。
通過不斷的觀測與研究,科學家表示,地球也有光環,只是它太過微弱,不容易被發現。地球的光環是地球外圍幾個與赤道平面傾斜度不同的圓環,由極細的塵埃粒子構成。這個塵埃環的高度大概為23.5萬千米至于400萬千米。隨著遠離地球表面的距離增加,塵埃環的數量也顯著減少。
地球塵埃環(虛擬還原)
關于其他類地行星是否有環圍繞,各國的科學家給出的說法也有所不同,不過都停留在推測上,沒有可靠的觀測證據來證明。也許隨著空間探測的進一步深入,宇宙會為我們提供一些新的信息,但目前還是一個無人能解的謎題。
想要一個星體附帶有行星環,首先行星本身所在的空間溫度必須足夠低,以便能夠保留大量的原始時期的顆粒物質。其次,行星的質量也要足夠大,使行星的洛希極限控制的空間半徑延伸的足夠遠。這也就是為什么包括地球在內的類地行星很少有行星環的原因。而類木行星的體積大,質量大,所對應的引力就相對來說較大,并且相對太陽的位置也比較遠,所以這類行星更容易產生行星光環。
通過此圖可以看出,有環的星體都離太陽較遠且自身質量較大
類木行星基于這些基本因素,大質量所伴隨的強引力在收縮時產生的熱量就會比類地行星多很多,因而驅逐掉星體周圍較多的剩余物質,形成的光環也是較窄且為石質的。
根據觀測資料顯示,天王星和海王星的光環就是由石頭和顆粒冰晶相間組成的,環的寬度較大。
內部的部分可能是由于單純的洛希極限作用形成的,而外圍部分則可能是由于更遠處的幾顆大衛星的潮汐攝動造成的,這種攝動和木星對小行星帶的攝動一樣,將其軌道內大部分原始的顆粒物質拉出,使剩余物質不能再因自身的引力聚合起來,形成了較大的天體所致。
天王星(上)和海王星(下)的星環
早在1850年,法國數學家洛希就推斷出,由行星引力產生的起潮力能瓦解一顆行星,甚至瓦解一顆進入其引力范圍內的過往天體。
這種起潮力能夠阻止靠近行星運轉的物質組合成一個較大的天體。根據這個理論,科學家們進行了三種推測:
第一、由于衛星進入行星的洛希極限內,從而被行星的起潮力瓦解;
第二、位于洛希極限內的一個或多個較大的星體,被流星撞成碎片而形成的光環;
第三、太陽系演化初期殘留下來的原始物質,因為在洛希極限內繞著太陽公轉,無法凝聚成衛星,變成了光環。
結語
雖然目前人類能夠探測到的宇宙范圍很廣,但真正有人類足跡的僅僅是距離地球38萬公里的月亮。太陽系內其他的行星只有探測器到訪過的痕跡。所以,人類探索宇宙的路還有很長的路要走。