作者：石蘭（抄襲必究）

土星的環(huán)結(jié)構(gòu)-不是唯一的行星環(huán)，但卻與眾不同

在一些大質(zhì)量行星的周圍,，存在著一種圍繞行星旋轉(zhuǎn)的環(huán)形物質(zhì)帶,，科學家們將其命名為行星環(huán)。眾所周知,，在我們太陽系中擁有環(huán)結(jié)構(gòu)的行星并不只有土星一顆,，比如，我們熟知的海王星和天王星,，同樣也存在著相對較微弱的環(huán)結(jié)構(gòu),。復雜的土星環(huán)在環(huán)環(huán)相套之后，形成了一圈又一圈的螺旋紋路，表現(xiàn)得與其他行星環(huán)有所不同,。那么,，土星的環(huán)結(jié)構(gòu)到底是怎么來的，難道它可以將行星的引力排除在外嗎,？

土星環(huán)的構(gòu)成和特性-不同與其他行星環(huán)的土星光環(huán)

由于土星擁有自己獨特且龐大的環(huán)系統(tǒng),，所以,，作為太陽系第六顆行星的它，成為了太陽系中科學家們最能直接識別的行星之一,。與我們地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)存在大約23度的傾斜相似,，土星的赤道在圍繞太陽做公轉(zhuǎn)運動的時候，同樣也存在著一個27度左右的軌道傾斜,。所以,，當土星的環(huán)形平面和赤道與太陽的位置處于同一條直線上的時候，便說明此時的土星位置正處于春分點,。

組成土星環(huán)的粒子大小不等,，從沙粒一般大小到較大塊頭，正是這數(shù)十億量級的粒子構(gòu)成了土星環(huán),。雖然環(huán)中這些粒子也包含著塵埃,，以及其他的化學物質(zhì)，但其主要構(gòu)成則是水冰,，那些巖石流星體也會在它們穿越太空的時候被吸引,。對于一些天文愛好者而言，土星環(huán)看上去可能只是由一個實心環(huán)包圍,。但事實上,，土星的環(huán)結(jié)構(gòu)本身存在許多間隙和結(jié)構(gòu)，科學家們在發(fā)現(xiàn)一些微弱的環(huán)的同時,，也按照發(fā)現(xiàn)順序?qū)ν列黔h(huán)進行了字母命名,。

在土星環(huán)的構(gòu)成部分中,，我們可以通過舉例的方式來進行了解，比如,，位于其外層的A環(huán)是最大且最亮的部分,，所有環(huán)中裂縫的最大位置就處于A環(huán)和B環(huán)之間。而所有環(huán)中最大且質(zhì)量最多的環(huán)則是B環(huán),，它甚至還會在光度和密度上發(fā)生變化,，擁有許多狹窄小環(huán)的同心圓,、卻不含任何縫隙。

與此同時,，科學家們還在土星環(huán)上探測到了充滿神秘色彩的輻條,，而它從形成到散開所需要花費的時間，似乎只有短短的幾個小時,。對于這樣的現(xiàn)象,，最合理的解釋則是那些帶電的塵埃大小的薄片，構(gòu)成了這些快速演化的輻條,，而這些塵埃一般大小的顆粒物,，則是由行星閃電的電子束或小行星在撞擊土星環(huán)時所產(chǎn)生。

土星光環(huán)-其實就是洛希極限活生生的證據(jù)

的確，有不少人存在著這樣的疑問：按道理來說,，土星環(huán)也會受到行星引力的作用,，為什么它們沒有直接墜入土星的大氣層？而這個問題的答案,，其實和一個天體形狀理論中的物理常量有關,，它被科學家們稱為洛希極限。事實上,，宇宙中的每一個天體都存在所謂的引力極限半徑,，而密度較大的類地行星，則具有相對更小的洛希極限值,，這也是為什么衛(wèi)星通常都不會有環(huán)結(jié)構(gòu)的根本原因。

關于洛希極限，其實也存在著不同的表述方式,，比如,，其本質(zhì)上源于潮汐力作用，當質(zhì)量存在較大懸殊的兩個天體之間的距離達到洛希極限之內(nèi),。那么,，其中質(zhì)量更小的天體，便會因為受到大質(zhì)量天體的引力而被撕裂,。洛希極限不僅可以解釋行星帶的存在,、分布區(qū)域的可能位置，而且也被應用于太陽系中行星環(huán)的形成和形態(tài)相關的論證,。比如,，土星環(huán)便是宇宙中的天體在到達洛希極限之后,，因為受到了行星的潮汐作用發(fā)生碎裂之后所形成。

或許你有所不知，土星環(huán)的存在,，其實就是洛希極限的最有力證據(jù),。雖然該行星環(huán)的可能形成方式并不止一種，但不管是進入土星洛希極限的衛(wèi)星因為潮汐引力而瓦解,、原本就位于洛希極限內(nèi)的星體在受到流星體撞擊后形成土星環(huán),，還是始于太陽系演化初期的殘留物質(zhì)無法凝結(jié)而形成光環(huán)，理解洛希極限的關鍵都在于潮汐力,。我們可以通過潮汐引力推論出潮汐效應的大小,，其實主要取決于被作用天體本身的大小，直到物體被撕碎到某個最小的程度之后,，這個過程才不會再繼續(xù)發(fā)生,。

我們可以通過一組數(shù)據(jù),，來對洛希極限的印證，以及土星環(huán)為何不會墜入大氣進行說明,。土星的中心位置和其A環(huán)的最外邊緣之間,，大約相距13.65萬公里，而科學家們根據(jù)洛希極限的定義所推算出的土星洛希極限,，則等于其赤道半徑6萬公里乘以2.44,，也就是大約14.64萬公里。簡而言之,，土星的整個環(huán)系統(tǒng),，其實都位于所謂的洛希極限之內(nèi)，這便是為什么土星環(huán)上的這些物質(zhì)永遠都不可能聚集為衛(wèi)星的巖屑,。

美麗但難以持久的土星環(huán)-可能要不了3億年便會消失

倘若土星原本沒有標志性的厚環(huán),，那么,，我們很可能至今也沒有發(fā)現(xiàn)它的存在，科學家們?yōu)榱伺逋列黔h(huán)是否也具有生命周期,，便對一種被稱為“環(huán)雨”（由具有特殊形式的氫氣所散發(fā)出紅外光）的現(xiàn)象進行研究,。從探測結(jié)果來看，土星環(huán)正處于其生命周期中的中期階段,，大約會在未來的3億年時間里徹底消失,。

短短數(shù)小時的短暫時間,，巨大的環(huán)雨量吞噬了大量的冰環(huán),，而這個量級達到了每秒420到2800公斤。土星環(huán)的大概質(zhì)量是已知的,，雖然落入量的數(shù)值范圍較大,，會導致環(huán)的真實生命存在較大的不確定性。但是,，科學家還是根據(jù)比率計算出了這些環(huán)大約還有3億年左右的壽命,。

與此同時，研究人員還結(jié)合了早前的卡西尼號數(shù)據(jù),，并通過環(huán)到行星的不同類型流入信息,，得到了一個更令人意外的答案。那就是土星環(huán)這個特殊的結(jié)構(gòu)消失,，很可能只需要耗費一億年左右的時間,。不同的數(shù)據(jù)指向同一個結(jié)果：土星的環(huán)，只是一種暫時性存在的行星特征,，這也表明了在過去的某個時間,，木星和天王星等行星，或許也同樣存在著巨大而復雜的環(huán)系統(tǒng),。

太陽系中的“古董”-引力撕裂的碎片構(gòu)成了土星環(huán)

土星環(huán)被普遍的認為是由宇宙中的衛(wèi)星,、小行星或彗星碎片組成,，只不過在它們到達土星環(huán)位置之前，便已經(jīng)因為受到土星的強大引力而被撕裂成碎片,。從觀測結(jié)果來看,，土星系統(tǒng)中的大量水冰無法以其他方式離開現(xiàn)有位置，所以,，參與研究的科學家們認為，這些位于土星系統(tǒng)中的水冰應該形成于太陽系形成之時,。并且,，當流星體撞擊到土星環(huán)的某些地方時，土星系統(tǒng)也因此而被涂上了微紅色,，而這樣的信號說明了,，更復雜的分子可能會因為這些化合物而產(chǎn)生。

若土星環(huán)誕生于太陽系誕生的相近時期,，那么這些光環(huán)便有可能已經(jīng)閃耀了40億年左右，它們就像是太陽系中的“古董”一般的存在,。而由行星狀星云形成的土星環(huán)和月亮,，則成為了天文學家們了解早期太陽系的時空隧道。簡而言之,，要對太陽系的化學演化和物理演化有更深入的理解,，那么，對土星系統(tǒng)進行的研究便能為此帶來幫助,。并且,，這樣的進化過程會涉及到的研究主體，并不只是某個環(huán),、或某個衛(wèi)星,，我們只有將這些彼此纏繞的關系，按照有序的關系拼湊起來才能得到答案,。