行星的光环是怎样形成的?
首先,行星本身所在空间的温度应足够低,才能够保留大量的原始时期的颗粒物质。
其次,行星的质量也要足够大,使行星的洛希限控制的空间半径延伸得足够远,很显然,类地行星不具备这样的条件,因此它们没有光环,有光环的只能是类木行星等质量较大、距离太阳较远的行星,这就是行星的光环为什么只存在于类木行星周围的原因。
但是这只是一个基本原因,实际情况会因行星的情况不同而不同,木星由于质量大,引力收缩时产生的热量多,导致驱逐了星体周围较多的剩余物质,形成的光环较窄,为石质的。
根据观测资料,天王星和海王星的光环为石质和冰质颗粒相间组成,环的宽度较大,内部的部分可能是由于单纯的洛希限作用形成的,而外围部分则可能是由于更远处的几颗大卫星的潮汐摄动造成的,这种摄动和木星对小行星带的摄动一样,将其轨道内的大部分原始的颗粒物质拉出,使剩余物质不能再因自身的引力聚合起来形成较大的天体所致。
科学家的推断
早在1850年,法国数学家洛希就推断出,由行星引力产生的起潮力能瓦解一颗行星,或瓦解一颗进入其引力范围的过往天体。这种起潮力能够阻止靠近行星运转的物质结合成一个较大的天体。
据此,科学家们进行了3种推测:第一,由于卫星进入行星的洛希极限内,从而被行星的起潮力瓦解;第二,位于洛希限内的一个或多个较大的星体,被流星撞击成碎片而形成光环;第三,太阳系演化初期残留下来的原始物质,因为在洛希极限内绕太阳公转,无法凝集成卫星,最终形成了光环。
不过,对于光环的成因科学家们目前还只是猜测而已。更令他们不解的是窄环的存在。根据常规,天体碰撞、大气阻力和太阳辐射都会对窄环造成破坏,使它消散在空间。究竟是什么物质保护着窄环呢?一些学者提出,一定有未观测到的小卫星位于行星光环窄环的边缘,它们的万有引力使窄环得以形成并受到保护。
随着研究的深入,行星环为太阳系演化初期残留的某些物质绕行星公转这一观点受到了怀疑。如德国一位天体学家认为,在一亿年前,一颗小彗星与一颗直径96.56千米的土星卫星发生碰撞,从而形成土星环。
对于神奇的行星光环,科学家们仍然不断提出新的推测和假说。然而,随着天文新发现的增多,行星光环反而显得更加神秘莫测了。