1610年,杰出的科学家伽利略·伽利雷通过他的第一台改进望远镜观测到了土星。他注意到行星盘两侧有奇怪的物体,并将其视为土星的卫星。然而,半个世纪后,克里斯蒂安·惠更斯将这个奇怪的物体描述为环绕行星的盘状物。现在我们知道,不仅土星,其他巨大行星也有这样的环。因此,一个简单的问题出现了:为什么地球周围没有环?让我们一起来探讨一下。
地球曾经有环吗?
根据最流行和广泛接受的月球形成假说,约在45.3亿年前,地球从拉格朗日L4点轨道上升,由于未知因素与后地球相撞。这次碰撞使大量物质被抛出到地球的轨道上,最终形成了环,并由于引力作用合并形成了月球。
但如果这些碎片环在罗什极限上形成,这种情况就不会发生。罗什边界是指行星上可以存在卫星的最小距离,同时它将避免潮汐力的破坏。
这意味着,如果我们的月球轨道与地球过于接近,行星的引力将会将其撕裂成碎片。如果在这样的距离上存在一个环,它本质上就无法形成卫星。
为什么地球类行星没有环?
现在我们知道,在巨大行星周围都存在环。在某些行星上,这些环非常巨大且显而易见,而在某些行星上几乎不可见,我们最近才发现它们的存在。例如,木星的环只在1979年由“旅行者1号”航天器发现,而更详细的研究直到90年代才进行。
由此引出另一个简单的问题:为什么巨大行星周围有环,而地球类行星周围却没有。
首先要说的是,科学家对巨大行星的环源究竟来自何处并不确定。这里有两种观点。
第一种观点认为,土星和其他巨大行星的所有环都是形成行星原始盘的残留物。即使是这样,地球类行星没有环是因为大部分原始盘残留物被巨大行星吸引走了。因此,地球类行星没有足够的材料形成环。
此外,根据另一种理论,当另一个天体(如彗星、小行星或卫星)跨越罗什极限时,环可能形成在行星周围。在这种情况下,地球类行星可能形成环,但随着时间的推移会逐渐消失。如果在地球的罗什极限之外,如大型彗星在引力破坏后形成环,那么这些环将很快消失,散布在地球轨道上。而冰块是土星环的主要成分,在地球的轨道上,它们会很快蒸发掉,因为地球离太阳比土星更接近。
因此,地球类行星可能会形成环,但它们很难长时间存在。
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