太陽系中,我們都知道土星擁有一個非常明顯的行星環。事實上,土星不止擁有一個行星環,利用天文望遠鏡觀察,可以看到八個行星環的層疊結構。
然而土星並非是太陽系唯一具有行星環的天體,在行星中,科學家發現木星、海王星、天王星都存在行星環,但是它們的環更小、更暗,因此難以被觀察到。
科學家發現行星環後,就開始探索行星環的組成,利用光譜分析,科學家發現土星的行星環主要由水和冰組成;木星的行星環主要由岩石、塵埃組成;天王星和海王星的行星環較暗,可能由含碳元素的塵埃組成,比如甲烷冰。
透過無線電訊號探測行星環的組成:
太空中充滿了各種各樣的天體,當探測器發出無線電波的時候,這些無線電訊號會受到天體的干擾和影響,影響程度取決於障礙物的大小和質量,同時可以利用無電線訊號,反映出粒子的重量以及密度、液態還是固態。
科學家利用無線電波,探測到土星的行星環具有較強的發射性,很有可能是由水冰組成。
木星環主要由細小的塵埃粒子組成,不像土星環那樣明顯,而且木星環的塵埃粒子,很有可能是由岩石組成。
天王星和海王星距離地球非常遙遠,對無線電訊號的反射性並不強,這讓科學家排除了水冰的可能性,透過光學觀測,科學家發現天王星和海王星的行星環接近黑色,因此天王星和海王星的行星環,可能是由含碳的物質組成。
利用光譜分析探測行星環的組成:
眼見為實一直是探索太空的重要依據,調查行星環發出的光,是最直接的探索方式。太陽系的所有物體,幾乎全部依靠反射太陽光產生亮度。
科學家將光線分解成光譜,根據光譜的差異,可以分析出行星環的顏色,詳細的光譜,甚至可以推斷出行星環的具體構成成分。
土星是唯一一個擁有高解析度影象的帶環行星,因此科學家可以利用光譜分析,詳細探索土星環的組成,透過光譜分析,土星環不僅僅擁有水和冰,還擁有鐵元素以及少量有機物質,因此土星環的顏色微微泛紅。
土星環的大小顆粒並不均勻,最小的顆粒可能和地球的沙粒一樣,較大的顆粒甚至要比公交車還大。
木星、天王星和海王星,目前人類並沒有這些行星環的光譜資料,因此無法對這些行星的行星環進行精確的光譜分析。
但是詹姆斯韋伯太空望遠鏡如果開始工作,科學家就可以觀測到這些行星的行星環,同時利用觀測資料對行星環進行光譜分析,從而獲得更加準確的行星環構成資料。
總結:
土星作為行星環最明顯的帶環行星,也是科學家研究行星環的重點物件。土星環的組成也進行了長時間的探索,構成成分基本限定在水、冰、鐵、有機物等物質。
木星環並不明顯,從普通的照片中,根本無法發現木星環的存在,木星周圍細小的塵埃粒子以及岩石,構成了木星環。
天王星和海王星是非常遙遠的行星,科學家很難觀測到清晰的影像,但是根據目前的資料以及天王星和海王星的環境,科學家認為這兩顆行星的行星環,可能在寒冷的環境中,形成甲烷冰等物質,從而產生了黑色的行星環。