科普!为什么木星没有巨大光环呢?

mehu · 发表于 2024-12-8 23:38:34

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木星与它暗淡的行星环，以及几个卫星

（图片来源：NASA / ESA / CSA /

B. Holler / J. Stansberry / STScI）

因为木星比土星更巨大，木星似乎应该有比土星更大、更壮观的环。但美国加州大学河滨分校（UCR）的新研究表明，木星的巨大卫星阻止了这种夜空美景的形成。

领导这项研究的UCR天体物理学家斯蒂芬·凯恩（Stephen Kane）表示：

“
我一直很困扰：为什么木星没有令土星逊色的巨大无比的光环呢？

如果木星确实有如此大的光环，这些光环对我们来说会显得更亮，因为这颗行星比土星离地球要近得多。
”
凯恩还对木星是否曾有过奇妙光环而后又消失有疑问——尽管行星环结构真有可能是暂时的。

为了了解木星目前“看起来”没有光环的原因，凯恩和他的研究生李哲兴（音译）进行了一次动态计算机模拟，计算了木星和四个主要卫星的轨道，以及光环形成所必须的时间信息。他们的结果现已在线发布，很快将发表在《行星科学》（Planetary Science）杂志上。

土星环主要由冰构成，其中一些可能来自彗星——彗星也主要由冰构成。如果卫星足够大，它们的引力可以将冰抛离行星的轨道，或者改变冰的轨道，使其与卫星相撞而粉身碎骨。

“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（木卫三），会很快摧毁任何可能形成的大光环。”凯恩说。因此，木星在过去的任何时候都不太可能有大光环。

注：

木星伽利略卫星为 1610 年意大利天文学家伽利略·伽利莱用望远镜首先发现的四颗木星卫星，按照距离木星的距离依次是木卫一、木卫二、木卫三和木卫四，其名字按照次序分别为“艾奥”（Io）、“欧罗巴”（Europa）、“加尼美得”（Ganymede）和“卡里斯托”（Callisto）。

凯恩表示：

“
巨大的行星形成了巨大的卫星，这使得它们无法拥有大量的环。
”

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木星的伽利略卫星

（图片来源：美国国家航空航天局）

我们太阳系中的所有四颗巨行星——土星、海王星、天王星和木星——实际上都有光环。然而，海王星和木星的环都非常“稀薄”，很难用传统的观星仪器观察到。

巧合的是，最新的詹姆斯·韦伯太空望远镜最近拍摄的一些图像包括木星的照片，其中可以看到微弱的光环。

凯恩表示：

“
“直到‘旅行者号’飞船经过时，我们才知道这些‘隐形’的光环存在，因为之前我们根本看不到它们。”
”

天王星的环没有土星那么大，但比土星环“环数多”。接下去，凯恩打算对天王星上的条件进行模拟，以了解该行星环是何时形成的。

一些天文学家认为，“天王星侧翻”是天王星与另一个天体发生碰撞的结果，而它的环可能是那次撞击的遗迹。

除了美丽之外，行星环还有助于天文学家了解行星的历史，因为它们提供了过去可能发生的与卫星或彗星碰撞的证据。行星环的形状和大小，以及结构成分，提供了它们形成时事件的线索。

凯恩表示：

“
对我们天文学家来说，它们是‘犯罪现场墙壁上的血迹’。当我们观察巨行星的环时，其实是在还原曾发生的灾难性事件，环里的物质都是当初灾难的残留物。
”

参考：https://phys.org/news/2022-07-jupiter-doesnt-saturn.html

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