土星的外觀像壹頂草帽,在太陽系八大行星中顯得十分獨特。土星本身不會發光,但它有壹個明亮的土星環。這是由於土星環中包括數量巨大的冰塊、巖塊、塵埃,它們會散射太陽光,所以從遠處看去,土星環就像是壹個美麗的巨型光環。
土星的光環不僅明亮,還又寬又薄。它的總寬度可達20萬公裏,而地球的直徑只有1. 3萬公裏,所以,在土星環上可以並排放十幾個地球。如果把壹個像地球壹樣大小的球體放在土星環面上滾動,其情形就像壹顆足球在居民小區裏的窄道上滾動壹樣。
土星為什麽得天獨厚,有壹個美麗的光環呢?
在太陽系八大行星中,無論是土星、木星等巨大的氣態行星,還是海王星、天王星等冰巨星,它們都有個或明或暗、或大或小的光環。而其它四顆巖質行星都沒有行星環。這是為什麽呢?科學家認為有兩個原因。
首先,行星距離太陽不能太近,太近會受到太陽光和太陽風的影響,塵埃容易被吹走,水冰無法保持固定的形態,導致星環與行星之間的引力無法達到平衡,因而無法形成穩定的星環。
其次,行星的質量要足夠大。有光環的四顆行星都屬於巨行星,它們的引力比另外四顆巖質行星更大,因而它們能夠將周圍的小天體吸引過來,構成行星環。行星的質量決定了它的引力,也決定了它的勢力範圍。當較小的天體進入較大天體的勢力範圍,就會被引力撕得粉碎,成為較大天體的環。科學上用“洛希極限”的概念來總結這種現象。
假如地球也有行星環會怎樣?
天文學家們普遍認為,在月球還沒有成為地球的衛星之前,地球曾經也有壹道光環。那是在很久以前,壹顆天體撞擊地球,從地球表面飛濺出去的碎塊,構成了地球的行星環,但是因為這個行星環的物質分布很不均勻,無法穩定地圍繞地球旋轉,最終這些物質凝聚、融合在壹起,形成了月球。
假設月球突然飛向地球,距離達到大約1萬公裏的時候,它就會達到地球的“洛希極限”,從而被地球的引力撕成碎片,再次變成地球的行星環。
再比如火星的衛星火衛壹,科學家發現它正在壹點點縮短與火星之間的距離,所以它將來有可能會觸及火星的洛希極限,被火星撕碎,成為火星的行星環。
土星的光環會消失嗎?
2018年10月初,美國《科學》雜誌宣布了“卡西尼”號宇宙飛船對土星環的近距離觀測結果,發現土星環內圈的物質正在墜入土星的大氣層——土星正在“吞噬”自己的土星環。土星的體積僅次於木星,是太陽系第二大行星。跟木星壹樣,土星也主要由氫組成,內部是巖石和冰。土星上的超級颶風在太陽系中是獨壹無二的,風速可達1800公裏每小時,它的破壞力足以撕碎接近它的任何天體。
研究人員解釋說,土星環中的顆粒圍繞土星旋轉的軌道速度原本與土星引力維持平衡,但是在太陽的紫外光或宇宙輻射的影響下,這些顆粒陸續失去平衡,墜落到土星內部。他們預測,美麗的土星環或許在1億年後就會消失。
結語
土星巨大的引力,以及土星所處位置的低溫環境,對於穩定星環都是特別有利的。至於土星環消失,科學家預測是1億年以後的事情,所以沒什麽可擔心的。