土星環是太陽系最壯觀的天體結構之一，它由一系列同心的、但密度和亮度上都不同的小環組成。它位於赤道平面上，非常寬，水平方向向外延伸282000公里，但它卻非常薄，有些地方從頂部到底部甚至只有10米。雖然土星環肉眼不可見，但是它的主要成分是水冰，所以相對於土星顯得非常明亮，就像給土星加了一個光環一樣，讓土星變得更加迷人。

土星NASA/JPL/Space Science Institute

實際上，類似土星環一樣的行星環在太陽系非常普遍，只是其它行星的環都沒有土星的壯觀，木星、海王星和天王星都已經被觀察到存在行星環，

海王星的環NASA

之所以只有土星環如此壯觀，其中一個原因是行星環可能只是暫時的，隨著時間推移，物體之間的引力會使它們落入行星，而土星光環比較年輕，它被認為只有幾億年的歷史。

另外一個原因，也是非常有趣的部分，土星的衛星之一－土衛二地下海洋噴出的水冰是土星E環的物質來源。

土衛二噴湧而出的水冰羽流NASA/JPL/Space Science Institute

既然行星環只是暫時的，那麼地球是否曾經也有過光環呢？

眾所周知，火星有兩顆較小的天然衛星——火衛一和火衛二，一些天文學家認為這兩顆很可能就是「火星環」的遺跡。

行星環遠不是氣態巨行星獨享的，條件允許的話，岩石行星也會擁有自己的光環，地球歷史有一次爭議較小的環存在，那就是月球形成的時候。

現在主流的理論認為，月球的形成是因為在45億年前，一顆火星大小的天體撞擊了地球（現在喜歡將這個天體稱為忒伊亞），最終形成了現在的月球和地球。

然而，這個過程肯定不是一蹴而就的，在撞擊瞬間有海量的碎片被拋向太空，這些碎片最初可能會變成地球的光環，只是後面這些碎片要么落入了地球，要么落入了月球。

最近，一項研究指出，地球的過去可能不只一次出現過光環，在大約4.66億年前，地球還獲得過一次環，這個光環存在數千萬年，而且它要為地球最近5億年裡最冷的冰期負責！

行星環到底是如何形成的？

我們前面提到過，天體間的撞擊可能會形成行星環，因為這個過程會有大量的碎片產生，但實際上，已知現存的幾乎所有行星環都不是直接撞擊形成的。

目前觀測到的行星環大部分都位於洛希極限內，只有創神星（柯伊伯帶天體）的兩個除外──2023年科學家在創神星的洛希極限之外發現了兩個環。

洛希極限指的是一個天體自身的引力與第二個天體對它造成的潮汐力相等時的距離，它隨著行星半徑的增加而線性增加。

當兩個天體之間彼​​此靠近，並小於洛希極限時，較小的天體就有可能被撕碎，這是因為這時較小天體各個位置上所收到的力無法再由小天體自身的引力主導。

那些被撕碎後的碎片會演變成圍繞著較大天體赤道的碎屑環，這就是行星環形成的原因。

由於那些較大的氣態巨行星洛希極限大，更容易捕獲其它天體並將其撕碎，因此都存在光環。

另外，之所以是在赤道平面上，有許多原因，其中之一就是赤道上有最大的離心力，碎片更容易被甩成環狀。

Picasa/Wikimedia Commons

為什麼說4.66億年前的地球有過光環？

我們前面提到過，行星環通常只是暫時的，隨著時間推移，他會掉落到較大天體上，科學家就是透過分析地球過去的隕石攻擊來推測光環的存在。

大約4.66億年前，大量隕石開始撞擊了地球，至於科學家如何知道這一點，是因為許多撞擊坑是在地質學上短暫的時期內形成的。

在同一時期，歐洲、俄羅斯和中國發現的石灰岩沉積物中，含有大量來自某種隕石的碎片。

這些隕石碎片表明，它們暴露在太空輻射下的時間比我們今天看到的其它隕石要短得多（這說明它們可能是在地球上空才形成的）。

除了隕石襲擊之外，那時還發生了高頻率的海嘯——這是從其他雜亂的沉積岩中推測出來的。

科學家確定了這次高頻率撞擊時期形成的21個隕石撞擊坑，並分析了他們的分佈。

ArtOfAnrach

雖然這些隕石坑在世界各地被發現，但是利用地球板塊過去運動的模型就可以發現，所有這21個隕石坑都位於當時靠近赤道的大陸上，沒有一個隕石坑位於更靠近兩極的地方。

您可能想知道，所有撞擊都發生在赤道附近，這能說明什麼呢？

這項研究的科學家測量了當時地球表面適合保存隕石坑的面積，發現當時只有大約30%的土地位於赤道附近，而有70%的土地位於高緯度地區。

隕石撞擊地球它是一個隨機事件，任何地方被撞擊的機率是一樣的，就像我們在月球、火星和水星上看到的無規則隕石坑一樣。

所以，如果這些隕石坑彼此之間沒有任何關聯的話，那麼它們全部出現在赤道附近的可能性極小。

因此有理由懷疑，當時有一顆大型小行星在與地球近距離接觸時被撕​​碎，並逐漸在赤道上空形成一個環。

然後，在之後的幾千萬年裡，這個環的小行星碎片像雨點一樣落到地球上，形成了我們前面描述的隕石坑、沉積物和海嘯。

看到這裡，您是不是會覺得僅憑這些就判定當時有一個環，是不是有點倉促。

答案是肯定的。

Picasa/Wikimedia Commons

不過這項研究的科學家也發現，如果當時的地球擁有一個環的話，那麼它就可以解釋當時的許多無法解釋的謎團。

您可能不知道，如果地球真的擁有一個環的話，那麼我們在地球上觀測它會顯得非常壯觀。

地球的光環不會像土星環一樣主要由水冰組成，因為地球離恆星太近了，不過即便是岩石光環，它仍然會非常明亮。

Picasa/Wikimedia Commons

由於在洛希極限內，所以對於地球觀察者來說，可以清楚的看到它，赤道的觀察者可以看到一條明亮的線條從地平線的一邊到另一邊，而遠離赤道的地方，會看到光環在天空中延伸開來，顯得相當壯觀。

△ 赤道上空的地球環

另外，它在夜晚反射太陽光的能力會比現在的月球更強，而且沒有週期性圓缺，因此夜晚的天空會更加明亮。

然而，這一切是有代價的，那就是「地球環」會讓地球變得更加寒冷，因為它會嚴重影響太陽輻射到達地球的量。

大約4.65億年前，地球突然開始急劇降溫，而到了4.45億年前，地球進入了赫南特冰河世紀，這是過去5億年中地球最冷的時期。

目前還沒有更多證據表明當時具體發生了什麼，讓地球突然降溫，但如果當時地球上空出現一個光環的話，那就很容易解釋這次降溫。