行星环的光环形成

早在1850年，法国数学家洛希就推断出：由行星引力产生的起潮力能瓦解一颗行星，或瓦解一颗进入其引力范围的过往天体。这种起潮力能够阻止靠近行星运转的物质结合成一个较大的天体。洛希极限，是一个重力稳定性的区域。据此，科学家们对行星环的成因进行了三种推测；第一，由于卫星进入行星的洛希极限内，从而被行星的起潮力所瓦解；第二，位于洛希限内的一个或多个较大的星体，被流星撞击成碎片而形成光环；第三，太阳系演化初期残留下来的某些原始物质，因为在洛希极限内绕太阳公转，而无法凝集成卫星，最终形成了光环。
不过，对于光环的成因，科学家们目前还只能是进行猜测而已。更令他们疑惑不解的问题是那些窄环的存在，因为根据常规，天体碰撞、大气阻力和太阳辐射都会对窄环造成破坏，使它消散在空间。究竟是什么物质保护着窄环使其存在呢？一些学者提出，一定有一些人们尚未观测到的小卫星位于 行星光环窄环的边缘，它们的万有引力使窄环得以形成并受到保护。这种观点被人们后来的发现所证实，因为人们不仅在土星而且在天王星的窄环中，也发现了两颗体积很小的伴随卫星，它们的复杂运动相互作用，使光环内的物质运动也缺乏规律性，也许这正是不同的行星环具有不同的形态的原因所在。
随着研究的深入，使人们当初的一种推测——行星环为太阳系演化初期残留下来的某些物质绕行星公转而成这一观点，受到了越来越多的学者的怀疑。比如，德国的一位天体学家认为，在1亿年前，一颗小彗星与一颗直径60英里的土星卫星发生碰撞，从而形成土星环。对于神奇的行星光环，科学家们仍然不断提出新的推测和假说。然而，随着天文新发现的增多，行星光环反而显得更加神秘莫测了。
行星光环是怎样形成的呢?首先，行星本身所在的空间的温度应足够低，以便能够保留大量的原始时期的颗粒物质，其次，行星的质量也要足够大，使行星的洛西限控制的空间半经延伸得足够远，很显然，类地行星不具备这样的条件，因此它们也就没有这样的光环存在，有光环的只可能是类木行星等一类质量较大、距离太阳较远的行星，这就是行星的光环为什么只存在于类木行星周围的原因，但是这个原因只是形成行星光环的一个基本原因，实际情况还是会因具体行星的情况不同而不同，木星由于质量大，引力收缩时期产生的热量多，因而驱逐了星体周围的较多原始的剩余物质，形成的光环较窄，为石质的，而根据近年来的观测资料，土星的光环可能不是原先自发形成的，而是一颗大卫星碰撞破碎后瓦解而成的，只是碎片落在洛西限以内，不能再形成卫星而已，至于这颗大卫星本身，可能是它先前所俘获的一个天体，而天王星和海王星的光环为石质和冰质颗粒相间组成，且环的宽度较大，其内部的部分可能是由于单纯的洛西限作用形成的，而它的外围部分则可能是由于更远处的几颗大卫星的潮汐摄动造成的，这种摄动和木星对小行星带的摄动一样，将其轨道内的大部分原始的颗粒物质拉出，使剩余物质不能再因自身的引力聚合起来，形成较大的天体所致。