土星的环结构是怎么来的，难道它不会受到行星的引力作用吗？
作者：石兰（抄袭必究）
土星的环结构-不是唯一的行星环，但却与众不同
在一些大质量行星的周围，存在着一种围绕行星旋转的环形物质带，科学家们将其命名为行星环。众所周知，在我们太阳系中拥有环结构的行星并不只有土星一颗，比如，我们熟知的海王星和天王星，同样也存在着相对较微弱的环结构。复杂的土星环在环环相套之后，形成了一圈又一圈的螺旋纹路，表现得与其他行星环有所不同。那么，土星的环结构到底是怎么来的，难道它可以将行星的引力排除在外吗？
土星环的构成和特性-不同与其他行星环的土星光环
由于土星拥有自己独特且庞大的环系统，所以，作为太阳系第六颗行星的它，成为了太阳系中科学家们最能直接识别的行星之一。与我们地球围绕太阳公转存在大约23度的倾斜相似，土星的赤道在围绕太阳做公转运动的时候，同样也存在着一个27度左右的轨道倾斜。所以，当土星的环形平面和赤道与太阳的位置处于同一条直线上的时候，便说明此时的土星位置正处于春分点。
组成土星环的粒子大小不等，从沙粒一般大小到较大块头，正是这数十亿量级的粒子构成了土星环。虽然环中这些粒子也包含着尘埃，以及其他的化学物质，但其主要构成则是水冰，那些岩石流星体也会在它们穿越太空的时候被吸引。对于一些天文爱好者而言，土星环看上去可能只是由一个实心环包围。但事实上，土星的环结构本身存在许多间隙和结构，科学家们在发现一些微弱的环的同时，也按照发现顺序对土星环进行了字母命名。
在土星环的构成部分中，我们可以通过举例的方式来进行了解，比如，位于其外层的A环是最大且最亮的部分，所有环中裂缝的最大位置就处于A环和B环之间。而所有环中最大且质量最多的环则是B环，它甚至还会在光度和密度上发生变化，拥有许多狭窄小环的同心圆、却不含任何缝隙。
与此同时，科学家们还在土星环上探测到了充满神秘色彩的辐条，而它从形成到散开所需要花费的时间，似乎只有短短的几个小时。对于这样的现象，最合理的解释则是那些带电的尘埃大小的薄片，构成了这些快速演化的辐条，而这些尘埃一般大小的颗粒物，则是由行星闪电的电子束或小行星在撞击土星环时所产生。
土星光环-其实就是洛希极限活生生的证据
的确，有不少人存在着这样的疑问：按道理来说，土星环也会受到行星引力的作用，为什么它们没有直接坠入土星的大气层？而这个问题的答案，其实和一个天体形状理论中的物理常量有关，它被科学家们称为洛希极限。事实上，宇宙中的每一个天体都存在所谓的引力极限半径，而密度较大的类地行星，则具有相对更小的洛希极限值，这也是为什么卫星通常都不会有环结构的根本原因。
关于洛希极限，其实也存在着不同的表述方式，比如，其本质上源于潮汐力作用，当质量存在较大悬殊的两个天体之间的距离达到洛希极限之内。那么，其中质量更小的天体，便会因为受到大质量天体的引力而被撕裂。洛希极限不仅可以解释行星带的存在、分布区域的可能位置，而且也被应用于太阳系中行星环的形成和形态相关的论证。比如，土星环便是宇宙中的天体在到达洛希极限之后，因为受到了行星的潮汐作用发生碎裂之后所形成。
或许你有所不知，土星环的存在，其实就是洛希极限的最有力证据。虽然该行星环的可能形成方式并不止一种，但不管是进入土星洛希极限的卫星因为潮汐引力而瓦解、原本就位于洛希极限内的星体在受到流星体撞击后形成土星环，还是始于太阳系演化初期的残留物质无法凝结而形成光环，理解洛希极限的关键都在于潮汐力。我们可以通过潮汐引力推论出潮汐效应的大小，其实主要取决于被作用天体本身的大小，直到物体被撕碎到某个最小的程度之后，这个过程才不会再继续发生。
我们可以通过一组数据，来对洛希极限的印证，以及土星环为何不会坠入大气进行说明。土星的中心位置和其A环的最外边缘之间，大约相距13.65万公里，而科学家们根据洛希极限的定义所推算出的土星洛希极限，则等于其赤道半径6万公里乘以2.44，也就是大约14.64万公里。简而言之，土星的整个环系统，其实都位于所谓的洛希极限之内，这便是为什么土星环上的这些物质永远都不可能聚集为卫星的岩屑。
美丽但难以持久的土星环-可能要不了3亿年便会消失
倘若土星原本没有标志性的厚环，那么，我们很可能至今也没有发现它的存在，科学家们为了弄清土星环是否也具有生命周期，便对一种被称为“环雨”（由具有特殊形式的氢气所散发出红外光）的现象进行研究。从探测结果来看，土星环正处于其生命周期中的中期阶段，大约会在未来的3亿年时间里彻底消失。
短短数小时的短暂时间，巨大的环雨量吞噬了大量的冰环，而这个量级达到了每秒420到2800公斤。土星环的大概质量是已知的，虽然落入量的数值范围较大，会导致环的真实生命存在较大的不确定性。但是，科学家还是根据比率计算出了这些环大约还有3亿年左右的寿命。
与此同时，研究人员还结合了早前的卡西尼号数据，并通过环到行星的不同类型流入信息，得到了一个更令人意外的答案。那就是土星环这个特殊的结构消失，很可能只需要耗费一亿年左右的时间。不同的数据指向同一个结果：土星的环，只是一种暂时性存在的行星特征，这也表明了在过去的某个时间，木星和天王星等行星，或许也同样存在着巨大而复杂的环系统。
太阳系中的“古董”-引力撕裂的碎片构成了土星环
土星环被普遍的认为是由宇宙中的卫星、小行星或彗星碎片组成，只不过在它们到达土星环位置之前，便已经因为受到土星的强大引力而被撕裂成碎片。从观测结果来看，土星系统中的大量水冰无法以其他方式离开现有位置，所以，参与研究的科学家们认为，这些位于土星系统中的水冰应该形成于太阳系形成之时。并且，当流星体撞击到土星环的某些地方时，土星系统也因此而被涂上了微红色，而这样的信号说明了，更复杂的分子可能会因为这些化合物而产生。
若土星环诞生于太阳系诞生的相近时期，那么这些光环便有可能已经闪耀了40亿年左右，它们就像是太阳系中的“古董”一般的存在。而由行星状星云形成的土星环和月亮，则成为了天文学家们了解早期太阳系的时空隧道。简而言之，要对太阳系的化学演化和物理演化有更深入的理解，那么，对土星系统进行的研究便能为此带来帮助。并且，这样的进化过程会涉及到的研究主体，并不只是某个环、或某个卫星，我们只有将这些彼此缠绕的关系，按照有序的关系拼凑起来才能得到答案。