地球為什麼沒有像土星那樣的行星環呢?

2020-12-05 科白百科

土星並不是唯一一個有環的行星:木星、天王星和海王星也有,不過和土星環不同的是,它們的還在地球上看不見。在太空船「旅行者1號」和「旅行者2號」探索之後,我們才知道了它們的存在。有趣的是,這些環都是被稱之為氣體巨星的外行星所有的,而且天文學家們現在相信所有環繞這些外行星的環都有一個相同的形成過程。

關於它的形成過程有兩種推測:第一種推測認為環是由靠近行星的小行星碰撞所產生的石塊和塵埃組成的。土星和其衛星的引力將石塊和塵埃捕捉成為我們現在所看到的環狀物。第二種推測指出當這些行星有微粒和氣體雲形成時,不是所有的微粒和氣體都被行星所採集。換句話說,環只不過是行星形成時的殘留物。現在如果天文學家們可以查出行星環中巖石的年齡,他們就可能證明哪種推測是正確的。絕大部分人都相信第一種猜測是正確的,因為木星、天王星、海王星的環都是那麼的暗淡。他們認為土星環是僅有的量,還因為他它們是「最近」的天文學的術語裡「最近」意味著是幾百萬年以前由於流星的碰撞而形成的。其他行星的環沒有那麼明亮是因為他們形成的時間較長,而且大部分環中的塊狀物已經被吸進了行星裡。

為什麼地球沒有行星環呢?要形成行星環首先需要材料來源,而且這些材料必須不能太遠,不能超過3倍行星半徑——那將比衛星還近。關於木星,看起來它的塵環似乎是由流星碰撞到距離木星很近的衛星上爆炸所產生的碎片組成的。

另一個需要考慮的因素是太陽風的能量。太陽風是太陽向外釋放的能量不斷流動所形成的能量風。由於我們距離太陽較近,因此與其他距離太陽遠的行星相比,太陽的能量風對地球的影響要更強烈。它會輕易地捲走任何試圖繞著地球運轉的小微粒。

即使地球擁有了提供環的材料來源,他們也將會相當灰暗,因為任何明亮的冰塊(土星環的主要構成物)都會被太陽的熱量所蒸發。它們不會持續很久的另一個可能的原因是日潮個月潮是相當強的,最後一定會將環的體系打亂。如果我們可以捕獲一顆小行星並且使它在適當距離的軌道上解體,地球可能在短時期的擁有環,但這顯然不會持續很久。

所以,由上述可知,條件需求都不具備的地球是不會有行星環的。

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    文章來源:AAS Nova編譯:艾宇熙校對:牧夫天文校對組編排:葛明紅後臺:庫特莉亞芙卡 李子琦圖註:「卡西尼」號探測器拍攝的土星環圖源:NASA / JPL-Caltech / Space Science Institute圖註:「卡西尼」號探測器拍攝的土星環近距離照片呈現出由螺旋密度波造成的明暗交錯條帶