土星那美丽的光环,为何有时会看不见?
土星的外观像一顶草帽,在太阳系八大行星中显得十分独特。土星本身不会发光,但它有一个明亮的土星环。这是由于土星环中包括数量巨大的冰块、岩块、尘埃,它们会散射太阳光,所以从远处看去,土星环就像是一个美丽的巨型光环。
土星的光环不仅明亮,还又宽又薄。它的总宽度可达20万公里,而地球的直径只有1. 3万公里,所以,在土星环上可以并排放十几个地球。如果把一个像地球一样大小的球体放在土星环面上滚动,其情形就像一颗足球在居民小区里的窄道上滚动一样。
土星为什么得天独厚,有一个美丽的光环呢?
在太阳系八大行星中,无论是土星、木星等巨大的气态行星,还是海王星、天王星等冰巨星,它们都有个或明或暗、或大或小的光环。而其它四颗岩质行星都没有行星环。这是为什么呢?科学家认为有两个原因。
首先,行星距离太阳不能太近,太近会受到太阳光和太阳风的影响,尘埃容易被吹走,水冰无法保持固定的形态,导致星环与行星之间的引力无法达到平衡,因而无法形成稳定的星环。
其次,行星的质量要足够大。有光环的四颗行星都属于巨行星,它们的引力比另外四颗岩质行星更大,因而它们能够将周围的小天体吸引过来,构成行星环。行星的质量决定了它的引力,也决定了它的势力范围。当较小的天体进入较大天体的势力范围,就会被引力撕得粉碎,成为较大天体的环。科学上用“洛希极限”的概念来总结这种现象。
假如地球也有行星环会怎样?
天文学家们普遍认为,在月球还没有成为地球的卫星之前,地球曾经也有一道光环。那是在很久以前,一颗天体撞击地球,从地球表面飞溅出去的碎块,构成了地球的行星环,但是因为这个行星环的物质分布很不均匀,无法稳定地围绕地球旋转,最终这些物质凝聚、融合在一起,形成了月球。
假设月球突然飞向地球,距离达到大约1万公里的时候,它就会达到地球的“洛希极限”,从而被地球的引力撕成碎片,再次变成地球的行星环。
再比如火星的卫星火卫一,科学家发现它正在一点点缩短与火星之间的距离,所以它将来有可能会触及火星的洛希极限,被火星撕碎,成为火星的行星环。
土星的光环会消失吗?
2018年10月初,美国《科学》杂志宣布了“卡西尼”号宇宙飞船对土星环的近距离观测结果,发现土星环内圈的物质正在坠入土星的大气层——土星正在“吞噬”自己的土星环。土星的体积仅次于木星,是太阳系第二大行星。跟木星一样,土星也主要由氢组成,内部是岩石和冰。土星上的超级飓风在太阳系中是独一无二的,风速可达1800公里每小时,它的破坏力足以撕碎接近它的任何天体。
研究人员解释说,土星环中的颗粒围绕土星旋转的轨道速度原本与土星引力维持平衡,但是在太阳的紫外光或宇宙辐射的影响下,这些颗粒陆续失去平衡,坠落到土星内部。他们预测,美丽的土星环或许在1亿年后就会消失。
结语
土星巨大的引力,以及土星所处位置的低温环境,对于稳定星环都是特别有利的。至于土星环消失,科学家预测是1亿年以后的事情,所以没什么可担心的。