土星光环是如何形成的?

土星最迷人的一个特征就是土星光环,即便是通过小型望远镜你也能够直接看到美丽的土星环。但是如果近距离的观测就会发现土星光环比想象中的更加壮观美丽,更加充满细节,那么土星光环是如何形成的呢?

美丽的土星光环图片
美丽的土星光环图片

土星有多少个光环?

咋一看土星好像只有一个光环,但是实际上土星光环可以分为6大环区,其中最主要的是A/B/C环,其他的D/E/F/G环则要暗得多。

这些光环的顺序是按照发现的时间来命名的,所以在分布上并不是按照ABCD的顺序来的。

土星环ABCD
土星环ABCD

土星环的组成成分

这些土星环又宽又薄,其中主环从距离土星赤道7000公里处蔓延到80000公里处,而土星环最宽的直径达到了28.2万公里,几乎相当于月球到地球的距离,但是它们的厚度却十分小,大多数地方的土星环只有几十米厚,最后的地方估计也只有1公里左右。

土星光环中99.9%的物质都是由纯水冰组成,其中含有少量杂质,这些冰块的大小一般只有1厘米大小,最大的也不过10米大小。

根据卡西尼号测量的结果显示,土星环的总质量大约相当于1.54 (± 0.49) × 10^19kg,这相当于地球南极洲冰架总质量的一半。土星光环的面积大约相当于地球表面积的80倍。

土星环的宽度最大将近30万公里,但是它的厚度却只有几十米到数公里
土星环的宽度最大将近30万公里,但是它的厚度却只有几十米到数公里

土星环的形成和演化

之前科学家认为土星环可能非常古老,甚至是追溯到土星形成之初,但是根据卡西尼号的数据却显示土星环可能非常年轻,它们很可能是在过去1000万到1亿年之间形成的。

由于土星环正在不断的流失物质,所以它在过去要比现在大很多,根据目前的损耗率(每秒大约损失4800~44000千克/秒),土星环可能在3亿年后消失

土星环在未来3亿年内就可能消失了
土星环在未来3亿年内就可能消失了

关于土星环的起源,目前有两个主要理论,一个是土星环的前身是一颗土星卫星,当它接近土星的时候到达洛希极限的范围就可能被土星引力将这颗卫星撕碎。这个理论还有一个变体就是这颗卫星并没有被土星引力撕碎,而是卫星被一颗大彗星或者是小行星撞击后解体形成土星环。

第二个理论是土星环是从原始星云中遗留下来的物质。当然,因为现在发现土星环物质比较年轻,所以科学家更倾向于认为土星环是由破碎卫星形成的。

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