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現在我們知道為什麼木星不像土星有那麼明顯的行星環了
明日科學
發布於 4 天前

木星是太陽系中體積最大的行星,但為什麼它的行星環不像土星那麼明顯呢?

雖然木星確實有環,但它們是薄薄的、脆弱的塵埃,只有在太陽的背光下才能看到。

根據新的研究,這個星環不明顯,是因為木星的伽利略衛星群使岩石和塵埃盤不會像土星周圍那樣堆積。

加州大學河濱分校的天體物理學家 Stephen Kane 說:「我困擾了很久,為什麼木星沒有更巨大的行星環?如果木星確實有星環,它們對我們來說會顯得更亮,因為這顆行星比土星要近得多。」

行星環系統模擬

為了探究木星曆史上某個時期在木星周圍形成巨大行星環系統的想法, Kane和他的同事、加州大學河濱分校的天體物理學家 Zhexing Li 對圍繞木星系統運行的天體進行了一系列模擬。

這些模擬考慮了木星的軌道運動,以及它的四個最大衛星(也稱為伽利略衛星)的運動:木衛三(比水星大,是太陽系中最大的衛星)、木衛四(又稱卡利斯托)、木衛一、和木衛二(又稱歐羅巴)。在這種組合中,該團隊增加了一項是形成環系統可能所需的時間。

研究人員說,在這種模型下,木星不可能有土星式的環——甚至不太可能有過。

「巨大的行星形成了巨大的衛星,這使得它們無法擁有巨大的環,」Kane解釋道。 「我們發現木星的伽利略衛星,其中之一是我們太陽系中最大的衛星,會很快摧毀任何可能形成的大環。」

木星目前脆弱的行星環主要由它的一些衛星噴出的塵埃組成,可能包括因撞擊事件被拋入太空的物質。

各類型星環

另一方面,土星環大部分是由冰製成的。也許是彗星或小行星的碎片,或者是由於土星引力而破裂的冰冷的衛星,或者以噴射物形成環的方式發生碰撞。

我們知道土星的衛星在塑造和維持其行星環方面發揮著重要作用。但是一個足夠大的衛星(或多個衛星)也可以通過引力破壞環,將冰帶出行星軌道,進入到沒有人知道的地方。

雖然土星是我們都認為有環的行星,但行星周圍的環實際上相當普遍,即使在太陽系中也是如此。

當然,還有木星,正如上述討論的那樣,冰巨星,海王星和天王星也都有薄而脆弱的塵埃環。

相對於其他行星,天王星是傾斜的,其軌道軸幾乎平行於軌道平面。它的環被認為與此有關,可能是有什麼東西撞到了天王星,然後把它撞到一邊,或者它曾經有絕對巨大的環,這可能導致了它的側向傾斜。

星環甚至不限於行星。一個直徑約 230 公里(143 英里)的小天體,名為 Chariklo,在木星和天王星之間繞行,也有星環。矮行星 Haumea 也是如此,它與冥王星一起在柯伊伯帶中閒逛。模擬表明,冰體周圍的環並不少見,這是由於引力相互作用將冰從上述天體的表面抬起,形成一個圍繞它的軌道環。

火星也可能偶爾有環。它的衛星火衛一每年都在向這顆紅色星球靠近一點點, 1億年後,它將接近到足以被火星的引力撕碎,形成一個短暫的環,最終可能再次凝聚成一個衛星。甚至土星的光環也可能是暫時的,注定會慢慢落到這個星球上。

如果我們能夠對它們進行足夠詳細的研究,那麼星環可以用來拼湊行星曆史中,某些猛烈的過程。

「對我們天文學家來說,它們像是犯罪現場牆壁上的血跡。當我們觀察巨行星的星環時,它證明了發生過災難性的事情將這種物質放在那裡。」Kane 說。

該研究已被 Planetary Science Journal 接受,並可在 arXiv 上查閱。

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網站 http://www.tomorrowsci.com

參考資料:

  1. Starr, M., (25 July 2022). Now We Know Why Jupiter Doesn’t Have Big, Glorious Rings Like Saturn. SciencrAlert
  2. Kane, S. R.,  Li, Z., (18 Jul 2022). The Dynamical Viability of an Extended Jupiter Ring System. arXiv
  3. 圖片來源:https://apod.nasa.gov/apod/ap220720.html (Image Credit: NASA, ESA, CSA, STScI; Processing & License: Judy Schmidt)
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