2019年底国内引进了由布拉德·皮特主演的科幻影片《星际探索》，这是一部典型的上映前大吹特吹让人寄予厚望上映后恶评如潮一片骂声的不靠谱之作。不知道哪雇的媒体一开始就盛赞“冲破天际从外太空反观地球，蔚蓝星球大美壮哉；月球是极简的灰白，可陨石坑和空中都有白沙的飘逸与浪漫；火星色调浓烈，如血炽烈，狂野魅惑；海王星则蓝到极致，如海似幻，是一部必须去大银幕观看的星际史诗”，看完后才知道这段说的真没错，除了这四个场景，影片的人物、情节、科幻元素全都混乱不堪，让人连评论的冲动都没有，唯一有点神秘、养眼且还算贴近现实的，可能也就片尾结局场景里的蓝色海王星环了。
海王星 图自网络
太阳系里拥有行星环的除了我们耳熟能详的土星之外，还有木星、天王星、海王星三颗。土星环由于它大部分时间和太阳光照方向有一定的夹角，反射阳光的能力强，因此成了1610年伽利略发明天文望远镜以来被人类观测到的第一个行星环，也是人类观察了解得最为清楚的一个行星环。
土星环主要由冰构成，最宽处达到四十多万公里，从宽度上说，地球和它比起来就像一只皮球滚在人行道上，非常宽敞。但土星环的厚度却十分纤薄，平均只有几十米，从比例上来说它比一张纸还要薄得多。由于土星和地球一样自转轴是倾斜于公转轨道面的，而土星环位于在赤道附近，这也导致在一个土星公转周期内土星环的姿态有着周期性的变化。地球上我们观察它的时候会发现它像个转动的草帽一样忽俯忽仰，当它的环面和阳光平行的时候，我们就看不见它了。
土星 图自豆瓣
随着天文望远镜观测能力的提升，人们逐渐发现土星环并不是完整一块，而是分成了许多个同心圆环，1657年天文学家卡西尼发现了土星外环的最大裂缝，这道裂缝也因此被命名为卡西尼环缝，再后来，内圈更细微的恩克环缝与基勒环缝等都被陆续发现，时至今日，土星环已经有了七道同心圆环，每道环分别以字母A到G命名。
比起天文望远镜中壮丽奇瑰的土星环，其余三个行星环由于反射阳光能力极弱，其发现过程可谓艰难备至。普通望远镜没法直接看到其他行星环，只能依赖于行星际的空间探测器。1974年，先驱者11号探测器经过木星时在木星附近观测到了高能带电粒子的吸收特征，有人猜测可能是尘埃环，但并没有证据。1979年旅行者1号经过木星，拍下了亮度十分暗淡的木星环照片，这才证实了木星环的存在。木星环总宽度约五六万公里，厚度则同样纤薄，平均只有三十公里。木星环亮暗不一，但因为其组成主要是黑色碎石或极为稀薄的尘云，不是土星环那种冰块，因此哪怕阳光直射，其最亮部分的反光能力也极弱，一般的天文望远镜都瞧它不着。
木星 图自豆瓣
天王星环倒是发现得比木星环要早。1977年人们观测到一次天王星的掩星现象，被掩的暗星出现了有规律的闪烁，天文学家意识到这种闪烁是天王星外围的尘埃带引起的，由此确定了天王星环的存在。第二年，人们用大口径望远镜在红外波段才拍到了天王星环的模糊照片。之后的几年里，天文学家从天王星环中总共观察到了九道细环。1986年，旅行者2号探测器经过天王星，近距离拍下了天王星环的照片，也使得环数增加到了十一条。这些环大部分相当细，宽度从十几公里到几十公里不等，更加难以反射阳光。
天王星 图自网络
木星、土星和天王星都是类木行星并且都有行星环，于是天文学家猜想，同样是类木行星的海王星是否也逃不脱这个圈子？1989年，旅行者2号探测器掠过海王星，确认了这个非常黑暗的海王星环的存在。或许因为它离地球最远最看不清的缘故，所以《星际探索》中的那场穿越行星环的重头戏才被安排在这里。宇航员主角利用一扇破舱门当作自己的护身盾牌，借助螺旋桨旋转的离心力将自己甩向海王星环。星环中无数的尘埃颗粒闪着蓝幽幽的光点，它们劈里啪啦击打在前行的舱门盾牌上，溅出朵朵火花。虽然太空中没有动力的宇航员光靠一甩很难对准自己的目的地，但显然主角光环的亮度盖过了海王星环，该宇航员不仅顺利穿过了薄薄的海王星环不说，还直接回到了停在环的另一面的自己的飞船上，成功逃生。
穿越海王星星环 图自豆瓣
包括海王星环在内的一众行星环是怎样形成的？探讨这个原因之前，首先要介绍一下“洛希极限”这个概念：“洛希极限”是一个天体自身的引力与第二个天体造成的潮汐力相等时的距离，它以首次精确计算这个距离的法国天文学家爱德华·洛希命名。如果两个天体之间小于这个距离，较小的那个天体就可能被潮汐力撕碎，碎块则可能在天体绕行的轨道上散开，形成散碎的环。
目前天文学家针对行星环提出了三种形成的可能，均和洛希极限有关。一是尘埃在形成行星的过程中，那些小于洛希极限的尘埃无法凝聚成大颗卫星于是就形成了行星环，二是形成的大颗卫星进入行星的洛希极限后被撕裂抛洒形成行星环，三是形成的大颗卫星被外界撞击进入洛希极限后碎成块再散成行星环，简而言之就是“本来就在那儿”、“后来才在那儿”、“被人撞到那儿”三种。另外，也不是任何行星都能拥有行星环，首先离太阳太近导致太热的不行，周边的冰块或尘埃容易被太阳风给干掉；其次体积太小的不行，洛希极限的范围太窄，引力没法伸出足够长的手臂控制周围的行星环。因此从水星到火星，包括地球在内，这四颗类地行星没有一个是有环的。
无独有偶，除太阳系的类木行星之外，天文学家也发现了太阳系外存在着同样拥有环的行星。譬如位于半人马座、离地球约420光年的巨行星J1407b，它周围有着直径达1.2亿公里的巨大行星环，约是土星环的200倍。尺寸如此巨大的行星环如果出现在土星身上，那它在我们地球上的夜空中将占据超过满月大小的位置，这视觉效果光想想就够震撼的。
作者：刘啸
