土星为什么有光环土星光环之谜土星光环是怎么形成的

土星环之谜

在太阳系的所有行星中，就重量和大小而言，土星仅次于木星。与土星相比，地球极其微小，745个地球加起来就是一个土星。然而土星只是一个弱小的“胖子”。它的平均密度只有0.7g/cm，小于水的密度。如果把所有的星星都扔进水里，那么像球一样漂浮的一定是土星。但是土星有一个奇特的景观，那就是美丽的光环。这个光环像一条明亮的项链一样挂在土星的脖子上。1979年，“先锋11号”探测器飞越土星空，发现土星环像一个“致密记录”，由大小不同的小石块和冰块组成，排列密集，一起围绕土星旋转。从地球上看，土星环的形状总是在变化，甚至可能在几年后“消失”。这是怎么回事？

卡西尼探测器进入土星轨道

2004年7月1日中午，美国东部时间，历时7年飞越35亿公里的卡西尼探测器终于成功降落在土星轨道，开始了对土星及其卫星和土星环为期4年的探索。自从1610年伽利略第一次将望远镜对准天空以来，土星给人们留下了一个巨大的谜。伽利略看到，土星并不像一个单一的发光体，它的形状像一颗三重星，两颗小星星附着在大星星的两侧，与中心形成一条直线。伽利略连续观察了三年，发现土星的这种形状并没有改变，于是他断言土星有两个卫星，但这两个卫星是固定在土星两端的。但是经过观察发现，这两颗卫星完全消失了，过了一段时间又重新出现了，看到了更多奇怪的土星形状。伽利略对此无法解释。

人们也对这个卡西尼探测器寄予厚望，希望它不仅能揭示更多土星家族的奥秘，还能从土星光环系统的观测中探索太阳系起源和行星系统形成的秘密。卡西尼号还携带一个着陆器，将在六个月后卡西尼号接近土卫六时释放到木星最大的卫星上。着陆器以土卫六的发现者惠更斯命名。

不时出现和消失的土星环

在太阳系中，土星被认为是一个美丽的天体，它的光环曾经被认为是一个不可思议的奇迹。经过大量研究，科学家发现，太阳系九大行星中，不仅土星戴环，木星、天王星、海王星也戴环。

1.在四颗有环的行星中，土星环是最壮观、最壮丽的。意大利天文学家伽利略是历史上第一个发现土星环的人。1610年，伽利略用新发明的望远镜观察土星，发现似乎有东西在它的一边。不幸的是，直到他去世，他才知道那些东西是什么。

2.1655年，荷兰天文学家惠更斯终于找到了土星环形状变化的原因:那是因为它以不同的角度面对着我们。当我们只是从它的侧面看时，薄薄的光环似乎消失了。土星环约10公里厚，6.6公里宽，可细分为几个环形带，其间有暗环形间隙。

3.1977年3月10日，包括中国在内的许多国家的天文学家观测到了一种罕见的天文现象——天王星藏星。科学家们对观测结果大为惊讶:在天王星遮住星星之前，人们已经观测到了一组“面具”，而在天王星本身遮住星星之后，又观测到了另一组类似的“面具”。这些“面具”是天王星周围的一些“光环”造成的。这些环很薄，而且彼此相距很远。1986年1月，美国发射的旅行者2号宇宙飞船飞越天王星时，发现了几个新的波段。现在已知天王星有11个环。

4.“旅行者1号”于1977年9月发射。1979年3月初，它掠过这颗距离木星约27.5万公里的巨大行星，发现木星也有一组薄环。木星环厚约30公里，总宽度超过6000公里。环与木星中心的距离约为12.8万公里。

土星的环结构是如何形成的

土星环是太阳系行星中最突出、最明显的行星环之一。环中有数不清的小粒子，大小从微米到米不等，轨道以星团的形式围绕土星运行。环中的粒子主要由水冰、一些灰尘和其他化学物质组成。

虽然环的反射可以增加土星的亮度，但肉眼无法从地球上看到环。1610年，当望远镜第一次指向天空空时，伽利略没能看清土星环的性质，但他成为了第一个观察土星环的人。1655年，惠更斯成为第一个将环描述为围绕土星的圆盘的人。虽然很多人认为土星的环是由很多微小的环堆积而成，但也有几个真正的空缺口。更正确的想法是，这些环是密度和亮度都有极值的同心圆盘。在团簇的尺度上，环之间有很多空孔。

环的中间有一些空间隙:已知其中两个是由于与环内埋有卫星的轨道共振引起的波动，其他空间隙的原因未知。而稳定共振，也是长期维持一些环的存在，比如泰坦环，G环。土星的环结构是由不同大小的粒子组成，不同的颜色代表不同的粒子大小，绿色是最小的粒子。目前，科学家的最新研究表明，土星环中冰晶和岩石的分布结构是由粒子反复碰撞分离形成的，大多数粒子直径小于1米，很少有较大尺寸的粒子。

土星最初的环结构大约是今天环结构的10-100倍。随着时间的推移，环形结构外层的冰与土星的微小卫星融合在一起。因此无名巨行星与氢层的碰撞产生了壮观的环状结构，孕育了新的卫星。

科学家认为，氢层是这颗懵懂的巨型卫星毁灭的主要原因，同时形成壮观的环状结构，是“宇宙谋杀”的证据。巨型卫星毁灭后，其残余物质继续围绕土星，一个冰层结构开始围绕土星，于是土星的环状结构诞生了。

土星神秘的“光环”之谜已经揭开。根据最新研究，土星环结构是在一次“宇宙谋杀”中形成的，受害者是一颗45亿年前消失的未知巨型卫星。科学家认为，氢层是这颗懵懂的巨型卫星毁灭的主要原因，同时形成壮观的环状结构，是“宇宙谋杀”的证据。巨型卫星毁灭后，其残余物质继续围绕土星，一个冰层结构开始围绕土星，于是土星的环状结构诞生了。美国科罗拉多州西南研究学会的天文学家罗宾·坎特普说:“土星是一个帮凶，它促进了当前环结构的形成。”目前，这项研究发表在最近出版的《自然》杂志上。

先前的主流理论认为，土星的许多卫星相互碰撞，导致碎片形成环形结构。然而，这个理论被证明是不合理的，因为事实上土星环结构的95%是冰。罗宾说，我想一定是一颗更大的卫星剥离了外层冰形成了环状结构。她的理论暗示氢层帮助建造并摧毁了这颗未知的巨型卫星。罗宾指出，这颗无名的巨型卫星可能是被气体圆盘的重力驱动到土星的。这个死亡螺旋碰撞过程持续了一万年，会更好的解释土星环结构的起源。

根据罗宾的计算机模型，土星在足够长的距离剥离了这颗巨大卫星的冰层，这些冰物质被困在一个环形结构中。土星最初的环结构大约是今天环结构的10-100倍。随着时间的推移，环形结构外层的冰与土星的微小卫星融合在一起。因此无名巨行星与氢层的碰撞产生了壮观的环状结构，孕育了新的卫星。

罗宾说:“这个理论将有助于解释泰坦的形成。这颗奇特的内部卫星无法适应其他卫星形成理论。”土星有62颗卫星，其中53颗已经命名。不久前，NASA卡西尼探测器在定期勘测中发现了一颗新卫星。罗宾说:“这个理论不能解释太阳系其他卫星的环状结构的形成原理，比如木星、海王星、天王星，它们的环状结构可能以不同的方式形成。”