科技日報實習記者?李詔宇
太陽系有個“怪咖”，那就是“倒著走”的天王星。此外，天王星還有個最吸引人的地方——截至目前，科學家發現它有多達13個行星環。
不過，不同于較為寬闊明亮的土星行星環，天王星的行星環整體不夠明亮，此前只有“旅行者2號”探測器和位于美國夏威夷的凱克望遠鏡拍攝到了天王星行星環的圖像。
(資料圖片僅供參考)
不過，詹姆斯·韋布太空望遠鏡近日也終于成功捕捉到了令人驚嘆的天王星行星環圖像。
“1977年，天王星行星環首次被科學家發現，那時科學家僅觀測到了9個行星環；1986年，‘旅行者2號’飛掠天王星的時候又發現了2個新的行星環；2005年，哈勃太空望遠鏡再次觀測到了2個新的行星環。至此，天王星的13個行星環全部被發現。”中國科學技術大學物理學院天文學系博士馬瀟漢說，“在未來，不排除有可能發現新的天王星行星環。”
洛希極限與行星環
在廣闊的宇宙中，并非所有的行星都擁有行星環。以太陽系為例，就目前的觀測結果來說，僅有木星、土星、天王星和海王星4顆行星擁有行星環。
“行星環一般指圍繞行星旋轉的物質構成的環狀帶，由硅酸鹽粒、大塊巖石、冰塊和冰粒等物質構成。”馬瀟漢說，“通常來說，行星環往往出現在質量巨大的行星周圍。就太陽系來說，木星、土星、天王星和海王星恰恰是太陽系中質量排名前四的4顆行星。”
那么，行星環是如何形成的呢？要弄清楚這個問題，首先要了解何為洛希極限。
洛希極限由法國天文學家愛德華·洛希于1850年提出，指一個天體自身的引力與第二個天體造成的潮汐力相等時的距離。“一般來說，當兩個天體之間的距離小于洛希極限時，天體就會瓦解崩塌。”馬瀟漢介紹。
因為洛希極限的存在，天體之間，尤其是質量較大的天體與質量較小的天體之間往往不能“和平共處”。一旦質量較小的天體“誤入歧途”，進入洛希極限的范圍內，就會被質量較大的天體撕成碎片。“行星環的形成與洛希極限密切相關，正因如此，往往是質量較大的行星才擁有穩定的行星環。”馬瀟漢說。
馬瀟漢介紹，目前科學家對于行星環的形成過程主要有3種推測。“其一，小型天體進入大質量行星的洛希極限后，被行星的潮汐力所瓦解，進而成為行星環；其二，位于洛希極限內體積較大的行星星體，由于小型天體的持續撞擊而產生的碎片，進而形成行星環；其三，太陽系演化初期殘留下來的某些原始物質，因為在洛希極限內繞太陽公轉，而無法凝集成衛星，最終形成了某些行星的行星環。”馬瀟漢說，“然而這些說法目前都只是推測而已。要證實或證偽這些推測，需要我們對于行星環進行更加精細、持續的觀測。”
觀測行星環得悉科學信息
盡管行星環壯美非凡，但科學家的工作可不是單純的審美。通過觀測行星環，科學家可以獲得許多有用的科學信息。
“行星環可以給科學家帶來行星的化學組成、形成過程等諸多信息。”馬瀟漢表示，“對于前者，我們往往采用光譜分析法，通過分析行星環發射的光線組成，分析這個行星環到底由何種物質組成，其基本的結構是怎么樣的等等；而對于后者，則是通過對行星環相對位置、形態等外部信息的研究，探索其圍繞行星形成過程的奧秘。”
作為普通天文愛好者，我們應該如何更好地觀測行星環呢？
“一般來說，行星環相對于行星及一些較為明亮的恒星來說是相對暗淡的。因此，觀測行星環十分不易。對于普通天文愛好者來說，想要憑借非專業的光學天文望遠鏡觀測太陽系外行星或天王星和海王星的行星環，可以說幾乎不可能。”馬瀟漢表示，“土星距離我們較近，且本身亮度較高、體積較大，行星環寬度較大、色彩比較豐富，易于利用非專業的光學天文望遠鏡觀測。在氣象條件較好的情況下，甚至使用雙筒望遠鏡就有可能實現對土星行星環的觀測。”
