木星为何没有土星那样壮丽的环

众所周知，木星和土星是邻居，又有很多相似之处。但土星有一个宏伟壮丽的环，而木星却没有。

唉，好吧，公平点说，木星确实也有环，但木星的又薄又小，只有在太阳的背光下才能被看到，非常可怜。

现在，我们大体弄清了木星环和土星环存在差异的原因。木星的伽利略卫星群使岩石和尘埃盘无法大量聚集。

加州大学河滨分校的天体物理学家斯蒂芬·凯恩说：“为什么木星没有土星那样傲人的环，这让我困扰良久。”

凯恩和他的同事、加州大学河滨分校的天体物理学家李哲兴(音)对围绕木星系统运行的天体进行了一系列模拟。

模型考虑了木星的轨道运动，以及它的四颗最大的卫星(也称为伽利略卫星)的运动：木卫三(比水星大，是太阳系中最大的卫星)、卡利斯托、木卫一和欧罗巴。该团队计算了形成环系统可能需要的时间。

研究人员发现，在这一模型下，木星不可能有土星式的环——而且历史上也不太可能有过。

“巨大的行星形成了巨大的卫星，这使得它们无法拥有大环。”凯恩解释道。 “我们发现木星的伽利略卫星，其中之一是我们太阳系中最大的卫星，会迅速摧毁可能形成的大环。”

木星目前脆弱的环主要由它的卫星喷出的尘埃构成，可能包括因撞击事件被抛入太空的物质。

另一方面，土星环大部分是由冰制成的。也许是彗星或小行星的碎片，或者是由于土星引力而破裂的冰冷的卫星。

我们知道土星的卫星在塑造和维持其环方面发挥着重要作用。但是一个足够大的卫星(或多个卫星)也可以通过引力破坏环。

行星周围的环实际上相当普遍，即使在太阳系中也是如此。冰巨星海王星和天王星也都有薄而脆弱的尘埃环。

天王星相对于其他行星倾斜，其自转轴几乎平行于公转轨道平面。它的环被认为与此有关。要么是有什么东西撞歪了天王星，或者它曾经有绝对巨大的环，这可能导致它的侧向倾斜。

环甚至不限于行星。一个直径约230公里的小天体，叫做Chariklo，在木星和天王星之间绕行，竟然也有环。矮行星Haumea 也是如此，它与冥王星一起在柯伊伯带中闲逛。模拟表明，冰体周围的环并不少见，这是由于引力相互作用将冰物质从天体上拉扯下来，形成围绕它的轨道环。

火星也可能有环。它的卫星火卫一每年都在向这颗红色星球靠近一点点。1亿年后，它的距离将足够近，足以被火星的引力撕裂，形成一个短暂的环，最终可能再次重新凝聚成新的卫星。甚至土星的环也可能是暂时的，注定会慢慢落回行星。

如果我们能够对它们进行足够详细的研究，环就可以用来拼凑出行星生活史中某些暴力的片段。

“对我们天文学家来说，它们是犯罪现场墙壁上的血迹。”凯恩说。 “当我们观察巨行星环时，就知道曾发生过灾难性的事件将这些物质送入轨道。”

他们的论文已被《行星科学杂志》接受，现在可在 arXiv 下载。

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