行星環(huán)不只是行星的“裝飾品”
太陽系有個(gè)“怪咖”，那就是“倒著走”的天王星。此外，天王星還有個(gè)最吸引人的地方——截至目前，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它有多達(dá)13個(gè)行星環(huán)。
不過，不同于較為寬闊明亮的土星行星環(huán)，天王星的行星環(huán)整體不夠明亮，此前只有“旅行者2號”探測器和位于美國夏威夷的凱克望遠(yuǎn)鏡拍攝到了天王星行星環(huán)的圖像。
不過，詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡近日也終于成功捕捉到了令人驚嘆的天王星行星環(huán)圖像。
“1977年，天王星行星環(huán)首次被科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，那時(shí)科學(xué)家僅觀測到了9個(gè)行星環(huán)；1986年，‘旅行者2號’飛掠天王星的時(shí)候又發(fā)現(xiàn)了2個(gè)新的行星環(huán)；2005年，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡再次觀測到了2個(gè)新的行星環(huán)。至此，天王星的13個(gè)行星環(huán)全部被發(fā)現(xiàn)。”中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)院天文學(xué)系博士馬瀟漢說，“在未來，不排除有可能發(fā)現(xiàn)新的天王星行星環(huán)。”
洛希極限與行星環(huán)
在廣闊的宇宙中，并非所有的行星都擁有行星環(huán)。以太陽系為例，就目前的觀測結(jié)果來說，僅有木星、土星、天王星和海王星4顆行星擁有行星環(huán)。
“行星環(huán)一般指圍繞行星旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)構(gòu)成的環(huán)狀帶，由硅酸鹽粒、大塊巖石、冰塊和冰粒等物質(zhì)構(gòu)成�！瘪R瀟漢說，“通常來說，行星環(huán)往往出現(xiàn)在質(zhì)量巨大的行星周圍。就太陽系來說，木星、土星、天王星和海王星恰恰是太陽系中質(zhì)量排名前四的4顆行星�！�
那么，行星環(huán)是如何形成的呢？要弄清楚這個(gè)問題，首先要了解何為洛希極限。
洛希極限由法國天文學(xué)家愛德華·洛希于1850年提出，指一個(gè)天體自身的引力與第二個(gè)天體造成的潮汐力相等時(shí)的距離�！耙话銇碚f，當(dāng)兩個(gè)天體之間的距離小于洛希極限時(shí)，天體就會(huì)瓦解崩塌�！瘪R瀟漢介紹。
因?yàn)槁逑O限的存在，天體之間，尤其是質(zhì)量較大的天體與質(zhì)量較小的天體之間往往不能“和平共處”。一旦質(zhì)量較小的天體“誤入歧途”，進(jìn)入洛希極限的范圍內(nèi)，就會(huì)被質(zhì)量較大的天體撕成碎片�！靶行黔h(huán)的形成與洛希極限密切相關(guān)，正因如此，往往是質(zhì)量較大的行星才擁有穩(wěn)定的行星環(huán)�！瘪R瀟漢說。
馬瀟漢介紹，目前科學(xué)家對于行星環(huán)的形成過程主要有3種推測�！捌湟唬⌒吞祗w進(jìn)入大質(zhì)量行星的洛希極限后，被行星的潮汐力所瓦解，進(jìn)而成為行星環(huán)；其二，位于洛希極限內(nèi)體積較大的行星星體，由于小型天體的持續(xù)撞擊而產(chǎn)生的碎片，進(jìn)而形成行星環(huán)；其三，太陽系演化初期殘留下來的某些原始物質(zhì)，因?yàn)樵诼逑O限內(nèi)繞太陽公轉(zhuǎn)，而無法凝集成衛(wèi)星，最終形成了某些行星的行星環(huán)。”馬瀟漢說，“然而這些說法目前都只是推測而已。要證實(shí)或證偽這些推測，需要我們對于行星環(huán)進(jìn)行更加精細(xì)、持續(xù)的觀測�！�
觀測行星環(huán)得悉科學(xué)信息
盡管行星環(huán)壯美非凡，但科學(xué)家的工作可不是單純的審美。通過觀測行星環(huán)，科學(xué)家可以獲得許多有用的科學(xué)信息。
“行星環(huán)可以給科學(xué)家?guī)硇行堑幕瘜W(xué)組成、形成過程等諸多信息�！瘪R瀟漢表示，“對于前者，我們往往采用光譜分析法，通過分析行星環(huán)發(fā)射的光線組成，分析這個(gè)行星環(huán)到底由何種物質(zhì)組成，其基本的結(jié)構(gòu)是怎么樣的等等；而對于后者，則是通過對行星環(huán)相對位置、形態(tài)等外部信息的研究，探索其圍繞行星形成過程的奧秘�！�
作為普通天文愛好者，我們應(yīng)該如何更好地觀測行星環(huán)呢？
“一般來說，行星環(huán)相對于行星及一些較為明亮的恒星來說是相對暗淡的。因此，觀測行星環(huán)十分不易。對于普通天文愛好者來說，想要憑借非專業(yè)的光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡觀測太陽系外行星或天王星和海王星的行星環(huán)，可以說幾乎不可能。”馬瀟漢表示，“土星距離我們較近，且本身亮度較高、體積較大，行星環(huán)寬度較大、色彩比較豐富，易于利用非專業(yè)的光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡觀測。在氣象條件較好的情況下，甚至使用雙筒望遠(yuǎn)鏡就有可能實(shí)現(xiàn)對土星行星環(huán)的觀測。”
