印象中,太阳系八大行星里只有土星有环,但实际上木星、天王星、海王星都有环,只不过它们的环是由灰色暗淡的碎石组成,反射的光线非常少,人类难以观察。而土星环主要成分是大量的水冰物质,能够反射阳光提高环的亮度,这些环层层相套,足有上万个之多,所以土星环才经常被人们提及。
然而土星环再过3亿年就要彻底消失了。
通常情况下,土星引力和环上水冰颗粒的轨道速度处于平衡状态,但在太阳紫外线轰击和环内细小岩石颗粒的撞击下,大量的水冰物质开始带正电。带电水冰物质同时受到土星引力和磁场洛伦兹力,平衡状态被打破,环上大量的水冰开始落到土星上,1小时就可汇聚7500立方米的水量。
太阳系行星诞生的40多亿年时间里,可能每个行星都曾有过像土星一样的“环”,包括地球。
八大行星中,距离太阳较远的的四颗行星,木星、土星、天王星、海王星都有环,而距离近的水金地火却没有环。这是因为距离太阳近,辐射强烈,水分不能凝固成冰,冰也不能和陨石颗粒结合成大块陨石,所以有环的都是较远的行星。但是,“环”也可以有另一种形成方式,地球在几十亿年前很可能存在过“地球环”,这个地球环现在可能就是月球。
月球形成的假说中,撞击说是当前较为合理的。40多亿年前地球形成之初,一颗名叫忒伊亚的外来星球与地球发生了碰撞,这颗星球的体积比火星略大,碰撞后岩石飞溅,部分脱离了地球引力的束缚飞向深空,部分被地球俘获成为了岩石圈的组成结构,部分则成为了环绕在地球周围的“环”。这些环因为撞击才产生,所以分布并不均匀,环内的陨石相互结合成更大的陨石,逐渐积累最后变成了月球。
外来天体碰撞了太阳系内的行星后变成环,再变成卫星,这一点都不奇怪,海王星有14个卫星,天王星有29个卫星,并且这两颗行星也都有“环”,只不过由环形成卫星整个过程需要经历几亿年时间,人类难以窥其全貌。
地球环现在可能已经变成了月球,但未来还有一种小概率情况会产生地球环,当宇宙中一颗不大的天体与地球擦肩而过,如果和地球的距离达到了洛希极限时,这个天体将会在地球引力的作用下崩溃解体变成碎块环绕在地球周围变成环,人类目前已知的行星环都在洛希极限之内。
如果地球有环,对人类会有什么影响呢?
由于地球距离太阳较近,所以地球环只能以岩石颗粒的形式存在,从地球上看,这个环贯穿赤道上空,能够像月球一样反射太阳光,白天和黑夜都将会变得更敞亮;缺点是冬天会变得更寒冷,环将会阻挡一部分阳光,北半球夏季时,光环投影到了南半球,让南半球的冬天更寒冷。南半球夏天时,光环投影到了北半球,让北半球的冬天更寒冷,温度可能由冬季零下10℃变成零下20℃;更可怕的是赤道位置经常会受到陨石撞击的困扰。