探秘行星圆环
星际邂逅——环带的奥秘
在卡西尼号飞船的照片中，可以看到土星的卫星普罗米修斯、潘多拉和爱庇墨修斯在行星的光环中。潘、达比尼斯、阿特拉斯、潘多拉和厄庇墨修斯的新观点都有所暗示 这可能是造成这些卫星的形状和颜色很奇怪的原因。
(图片来源：美国国家宇航局/喷气推进实验室)帝国的形式
我们很多人都很熟悉土星及其明显的环的图片。事实上，土星并不只有一个环——如果你通过望远镜看，你会看到土星 至少有八个环。这被称为环形系统。
土星并不是唯一有光环的行星。木星、海王星和天王星也都有光环系统，但它们的光环更小、更暗，也更难看到。
这些环由数十亿个环绕其行星运行的微粒子组成的。这些粒子的组成因行星而异。即使是同一个环系统中环的物质构成也不同。
无线电波
我们通过计算它们的大小和重量，开始了解这些粒子的组成。一种方法是使用无线电掩星的技术。
太空中磁场变化的物体——比如行星甚至太空卫星——会产生无线电波。当这些无线电信号穿过行星周围的环时，环中的粒子会以不同的方式影响它们，这取决于粒子的大小和它们的重量。如果无线电信号显示这些粒子很重，它们可能是由铁之类的物质构成的。较轻的颗粒可能是由密度较低的材料制成的，比如铝。
我们还可以测量粒子的反射性，以帮助确定它们的组成，以及它们所处的状态——比如它们是液体还是固体。水可以以不同的状态出现：它可以是液体，但也可以是固态的冰或雪。冰比水的反射性更强，而雪则极具反射性——比冰或水更强。多亏了这样的测量，我们知道土星环的粒子大部分是由水冰组成的。
在这张由卡西尼号航天器拍摄的照片中，太阳穿过土星光环时，阴影笼罩着土星的南半球。这张照片是2016年3月19日用飞船的广角相机在红光下拍摄的。
(图片来源：美国宇航局/喷气推进实验室 -加州理工学院/空间科学研究所)木星的环系统是由细小的尘埃颗粒组成的，但它们不是像土星那样的水冰颗粒。相反，这些粒子很可能是由岩石组成的，由类似于小行星和岩石卫星的物质组成。
虽然天王星的光环是由什么组成的还不清楚，但它们很暗，反射性也不强。这表明它们不是由水冰组成的。相反，它们可能是由碳或含有碳(如木炭)的灰尘颗粒。
海王星的光环比天王星的还要暗，其密度表明它们由更细微的尘埃组成。可能来自某种碳或者碳的同价位的混合物，比如甲烷冰。
测量光
为了获得更详细的环的结构信息，科学家们检查了粒子发出的光。我们通过把光分解成一道彩虹来做到这一点，就像雨点一样，把阳光分解成一道彩虹。这种彩虹被称为光谱，它可以告诉我们关于粒子的颜色和它们的组成等详细信息。目前，土星是唯一一颗我们通过高分辨率光谱解密环的行星。
测量土星环粒子的光谱过程中，我们发现，除了水、冰，它们还含有铁和被称为索林的有机物质，这使它们具有轻微的红色。有的环粒子微如尘沙，有的则像双层巴士一样大。
一款名为詹姆斯·韦伯太空望远镜的新望远镜将很快帮助我们更详细地观察这些环系统，并它们的光谱，以进一步了解它们的制造，有了这台新望远镜，我们甚至可能会发现更多卫星周围的环，而不仅仅是行星。
相关知识
土星环是太阳系行星的行星环中最突出与明显的一个，环中有不计其数的小颗粒，其大小从微米到米都有，轨道成丛集的绕着土星运转。环中的颗粒主要成分都是水冰，还有一些尘埃和其它的化学物质。
虽然环的反射能够增加土星的视星等（亮度），但从地球仅凭肉眼还是看不见环。在1610年，当望远镜第一次指向天空之际，伽利略虽然未能清楚的看出环的本质，但他还是成为观察土星环的第一个人。在1655年，惠更斯成为第一个描述环是环绕土星的盘状物的人[1]。
虽然许多人都认为土星环是由许多微细的小环累积而成的（这个观念可以回溯至拉普拉斯）[1]，并有少数真实的空隙。更正确的想法是这些环是有着同心但是在密度和亮度上有着极值的圆环盘。在丛集的尺度上，圆环之间有许多空洞的空间。
在环的中间有一些空隙：有两条已经知道是与被埋藏在环中的卫星产生轨道共振引起的波动造成的，其它的空隙还不知道成因。稳定的共振，另一方面，也维系了一些环长期的存在，像是泰坦环。
BY: Maggie Lieu
FY:jane
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