摘要：今天，我们太阳系中的任何卫星都没有光环。但一项新的研究表明，这样的光环如果被创造出来，即使在受到其他太阳系天体的引力拉动时，也可以保持稳定一百万年。这些发现加深了这些卫星现在没有环的谜团。

一项新的研究表明，在过去，我们太阳系中的卫星可能像行星一样有环——这加深了为什么今天不存在环状卫星的谜团。

一个被冰环包围的月亮状世界的插图。新的研究表明，这可能是太阳系许多卫星周围的合理现实。 （图片来源：Elen11 来自 Getty Images）

今天，我们太阳系中的任何卫星都没有光环。但一项新的研究表明，这样的光环如果被创造出来，即使在受到其他太阳系天体的引力拉动时，也可以保持稳定一百万年。这些发现加深了这些卫星现在没有环的谜团。

光环围绕着我们行星家族的许多成员。旅行者号太空任务显示，土星也许是最著名的例子，它被八个由数千个小环组成的主环所包围，但其他三颗外行星也拥有环。这些环系统由大小不一的冰块和岩石组成，由小型牧羊月维持，它们的引力拉扯着这些块状物并调整它们的位置。

最近使用地面望远镜的研究揭示了围绕几颗半人马（木星轨道以外的小行星）和小行星（包括蛋形妊神星）的光环。甚至地球和火星也可能曾经有过光环。然而，到目前为止，还没有研究明确地发现太阳系 300 多颗卫星中的任何一颗周围都有光环。（2008 年的一项研究声称木星的卫星 Rhea 拥有一个光环，结果证明这是一个虚惊一场。

这种缺失更加有趣，因为理论上，产生光环的物理过程可以发生在行星及其卫星上。当碎片开始围绕物体旋转时，它会在物体周围形成一个环，加利福尼亚州山景城 SETI 研究所的行星科学家马修·蒂斯卡雷诺 （Matthew Tiscareno） 说。这些碎片可能是在小行星或彗星碰撞后从物体表面被踢起的，也可能由强大的冰火山喷出的冰柱组成。随着时间的推移，沿着身体赤道隆起的引力将碎片压平成一个环，Tiscareno 在一封电子邮件中告诉 Live Science。但许多卫星遭受了小行星撞击或拥有冰火山——然而，它们仍然没有光环。

这些观察结果促使法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的天体物理学家马里奥·苏塞尔奎亚 （Mario Sucerquia） 和同事们研究月亮环是否可能完全稳定。Sucerquia 合著的 2022 年的一项研究发现，从理论上讲，孤立的卫星周围可能有稳定的光环。但这项研究没有考虑其他卫星和行星的引力效应。

为了调查这一点，在 2024 年 10 月 30 日发表在《天文学与天体物理学》杂志上的新研究中。Sucerquia 及其同事选择了五组球形卫星及其相邻的行星，包括地球和月球。对于每组卫星，该团队都为所有卫星添加了光环，然后模拟了光环在一百万年后在被其母卫星、附近的其他卫星和行星的引力拉扯时的行为。研究人员还计算了环粒子在一千年内的无序移动程度，以确定环的稳定性。

研究人员预计会发现这些光环是不稳定的，但模型显示，除了少数卫星，包括土星的“死星”卫星米马斯，这些月环是稳定的——尤其是木星的土卫八。在模拟中，即使是地球的月球也有 95% 的机会支持稳定的环系统。

“[我们]没有预料到，在敌对引力环境中的卫星，以及许多其他卫星和行星扰乱它们的光环，仍然会保持稳定，”Sucerquia 在一封电子邮件中说。但相反，“这些恶劣的环境并没有摧毁光环，而是通过创造类似于土星光环中观察到的间隙和波浪等结构，实际上赋予了它们极大的美丽，”他说。

今天太阳系中的 293 颗卫星（其中一些如图所示）中没有一个具有长期光环。（图片来源：NASA）

那么为什么今天的卫星没有光环呢？作者认为，非引力因素，包括太阳的辐射和来自卫星母行星磁场的带电粒子，导致了之前的任何光环解体。

并非每个人都同意这项研究的结果。蒂斯卡雷诺没有参与这项研究，他认为，从长远来看，光环很可能是被母卫星本身的引力打破的。

“因为大多数太阳系卫星的旋转速度非常慢（在绕太阳旋转时保持与行星的面朝向相同，就像我们的月球对地球所做的那样），所以任何环形粒子绕月球旋转的速度都必须比月球旋转的速度快得多，”他说。因此，来自母卫星的引力牵引，在很长一段时间内，将“导致环状粒子轨道衰减，直到它们最终撞击月球表面，”他说。换句话说，如果我们的月球曾经有过光环，那么它们很久以前就撞到了月球表面。

来源：大果果爱科学