太阳系中,我们都知道土星拥有一个非常明显的行星环。事实上,土星不止拥有一个行星环,利用天文望远镜观察,可以看到八个行星环的层叠结构。
然而土星并非是太阳系唯一具有行星环的天体,在行星中,科学家发现木星、海王星、天王星都存在行星环,但是它们的环更小、更暗,因此难以被观察到。
科学家发现行星环后,就开始探索行星环的组成,利用光谱分析,科学家发现土星的行星环主要由水和冰组成;木星的行星环主要由岩石、尘埃组成;天王星和海王星的行星环较暗,可能由含碳元素的尘埃组成,比如甲烷冰。
通过无线电信号探测行星环的组成:
太空中充满了各种各样的天体,当探测器发出无线电波的时候,这些无线电信号会受到天体的干扰和影响,影响程度取决于障碍物的大小和质量,同时可以利用无电线信号,反映出粒子的重量以及密度、液态还是固态。
科学家利用无电线波,探测到土星的行星环具有较强的发射性,很有可能是由水冰组成。
木星环主要由细小的尘埃粒子组成,不像土星环那样明显,而且木星环的尘埃粒子,很有可能是由岩石组成。
天王星和海王星距离地球非常遥远,对无线电信号的反射性并不强,这让科学家排除了水冰的可能性,通过光学观测,科学家发现天王星和海王星的行星环接近黑色,因此天王星和海王星的行星环,可能是由含碳的物质组成。
利用光谱分析探测行星环的组成:
眼见为实一直是探索太空的重要依据,调查行星环发出的光,是最直接的探索方式。太阳系的所有物体,几乎全部依靠反射太阳光产生亮度。
科学家将光线分解成光谱,根据光谱的差异,可以分析出行星环的颜色,详细的光谱,甚至可以推断出行星环的具体构成成分。
土星是唯一一个拥有高分辨率图像的带环行星,因此科学家可以利用光谱分析,详细探索土星环的组成,通过光谱分析,土星环不仅仅拥有水和冰,还拥有铁元素以及少量有机物质,因此土星环的颜色微微泛红。
土星环的大小颗粒并不均匀,最小的颗粒可能和地球的沙粒一样,较大的颗粒甚至要比公交车还大。
木星、天王星和海王星,目前人类并没有这些行星环的光谱数据,因此无法对这些行星的行星环进行精确的光谱分析。
但是詹姆斯韦伯太空望远镜如果开始工作,科学家就可以观测到这些行星的行星环,同时利用观测数据对行星环进行光谱分析,从而获得更加准确的行星环构成数据。
总结:
土星作为行星环最明显的带环行星,也是科学家研究行星环的重点对象。土星环的组成也进行了长时间的探索,构成成分基本限定在水、冰、铁、有机物等物质。
木星环并不明显,从普通的照片中,根本无法发现木星环的存在,木星周围细小的尘埃粒子以及岩石,构成了木星环。
天王星和海王星是非常遥远的行星,科学家很难观测到清晰的影像,但是根据目前的数据以及天王星和海王星的环境,科学家认为这两颗行星的行星环,可能在寒冷的环境中,形成甲烷冰等物质,从而产生了黑色的行星环。