在很長一段時間裡，土星被認為是我們太陽系中唯一有星環的行星。土星周圍的星環是近400年前由著名的天文學家伽利略-伽利萊發現的。他用一個非常簡單的望遠鏡，即他自己用鏡片建造的望遠鏡，對準夜空中的行星。他最先觀察的物體之一是土星。起初，他認為土星的兩邊有兩個大衛星，因為他的望遠鏡不是很好，只能產生非常模糊的圖像。

從那時起，天文學家們用更大更好的望遠鏡發現了所有外圍氣體巨行星周圍的環。木星、土星、海王星和天王星。這些行星，與我們系統中的其他行星不同，主要由氣體組成。

儘管我們並不完全確定星環是如何工作的，也不知道它們是如何形成的，但已經有一些理論試圖去解釋。

哈勃2021年對土星的觀察顯示，該行星北半球的帶狀結構出現了快速和極端的顏色變化。信用：NASA，ESA，A. Simon（NASA-GSFC）和MH Wong（UC Berkeley）；圖像處理。A. Pagan (STSCI)

不同的理論

第一種理論認為，星環與行星在同一時間形成。行星所組成的一些氣體和塵埃顆粒離行星的核心太遠，不能被引力壓在一起。它們留下來形成了環狀系統。

根據第二個理論，環的形成是由於該行星的兩個衛星，與該行星同時形成，不知何故在其軌道上受到干擾，最終相互碰撞。在這次巨大的碰撞中留下的東西無法再次聚集在一起，形成一個新的衛星。相反，它擴散成了我們今天看到的環狀系統。

由於我們還沒有確定的答案，所以我們不斷探索和測試不同的理論。

天王星的綜合圖像，包括2002年從錢德拉拍攝的X射線數據和夏威夷凱克望遠鏡的光學數據。信用：X射線。NASA/CXO/倫敦大學學院/W. 鄧恩等人；光學：WM 凱克天文台

我們所知道的是，各個行星周圍的星環都彼此略有不同，但它們也都有一些共同的特點。

首先，它們都比它們的厚度寬得多。例如，土星環大約有17.5萬英里（28.2萬公里）寬（從行星延伸開來），但只有650英尺（200米）厚。這就像你早餐時盤子裡的普通煎餅有9英里（14公里）寬。

所有星環系統的另一個共同點是，它們都是由冰和岩石的小顆粒組成。這些顆粒中最小的不比塵粒大，而最大的顆粒直徑約為65英尺（20米）–大約相當於一個學校大廳的大小。行星周圍的所有星環還包含有時寬達數英里的空隙，起初，沒有人能夠弄清原因。後來我們了解到，這些空隙是由小衛星造成的，它們吞噬了環系統中那一部分的所有物質。

韋伯的近紅外相機（NIRCam）拍攝於2022年7月12日，三十多年來第一次將海王星的星環完全聚焦。信用：圖片。NASA, ESA, CSA, STScI, 圖像處理。Joseph DePasquale (STSCI)

土星環與其他氣態巨行星最大的不同之處在於，構成土星環的顆粒非常善於將太陽的光線反射到地球上。這意味著它們看起來非常明亮，這就是為什麼我們可以用普通的望遠鏡從地球上看到星環。困在土星環中的極大量的粒子也使土星環變得更大更寬；這也是它們比其他氣態巨行星的環更容易被看到的另一個原因。

構成天王星和海王星環的顆粒含有被太陽染黑的元素。這些黑暗的顆粒看起來非常類似於煤塊或木炭。這使得它們更難被看到，因為它們不會向我們反射那麼多的太陽光。

新發現

對於天文學來說，這是一個令人興奮的時代。越來越多的衛星和太空探測器從世界各地被發射出來，這使我們能夠調查我們太陽系的外行星。這意味著天文學家將有機會研究這些星環–希望有一天，我們能夠回答你所有的問題和更多。