土星的光環是太陽系中最為壯麗的天體構造之一，構成它的是一系列同心的小環，這些小環在密度和亮度上各具差異。
土星©NASA/JPL/Space Science Institute
它處於赤道面上，極為寬廣，水平方向延伸達到282,000公裏，但厚度卻非常小，有些地方從上到下甚至僅有10公尺。
盡管肉眼無法看到土星的環，但其主要成分是水冰，因此在土星的映襯下顯得十分耀眼，仿佛為土星增添了一道光輝的環帶，使土星更加吸引人。
實際上，像土星環那樣的行星環在太陽系中是相當常見的，只是其他行星的環並沒有土星那麽壯麗，木星、海王星和天王星也都被發現擁有行星環。
海王星的光環 © NASA
之所以土星的光環顯得格外宏偉，部份原因在於行星的光環可能只是短暫存在的。隨著時間的推移，環內的物體會因重力作用而逐漸墜落到行星上，而土星的光環相對年輕，估計只有幾億年的歷史。
另外一個原因，也是非常有趣的部份，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
既然行星的環帶是臨時存在的，那麽地球曾經是否擁有過光環呢？
眾所周知，火星有兩顆較小的自然衛星——火衛一和火衛二，部份天文學家認為這兩顆衛星可能是「火星環」的殘余。
行星環並不只是氣態巨行星的專利，如果條件合適，巖石行星同樣可以形成環。在地球的歷史上，有一個不太引發爭議的環的存在，那就是在月球形成時期。
目前廣泛接受的觀點是，月球的誕生源於大約45億年前，一顆與火星相似大小的物體與地球發生了碰撞（這個物體如今通常被稱作忒伊亞），最終導致了月球和地球的形成。
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麽落入了地球，要麽落入了月球。
近期一項研究表明，地球的歷史中可能曾多次出現光環，大約在4.66億年前，地球曾擁有過一次光環，這一光環持續了數千萬年，並且與地球過去五億年中最寒冷的冰期有關！
行星的光環究竟是怎樣產生的？
我們之前提到，星體之間的碰撞有可能導致行星環的形成，因為此過程中會產生大量碎片。實際上，已知的大多數現存行星環並不是透過直接碰撞形成的。
目前已觀察到的行星環大多數處於洛希極限之內，唯有創神星（來自古柏帶的天體）有兩個例外——2023年，科學家們在創神星的洛希極限以外發現了這兩個環。
洛希極限是指一個天體的自重力與另一個天體施加於它的潮汐力相等時的距離，這個距離會隨著行星半徑的增大而線性提升。
當兩個天體相互靠近且距離小於洛希極限時，較小的天體可能會被撕裂，這是因為在此情況下，較小天體各個部位所受到的力無法被其自身的重力所抵消。
那些撕裂後留下的碎片將會變成圍繞較大天體赤道運動的碎片環，這就是行星環產生的原因。
由於這些體積較大的氣態巨行星的洛希極限較高，更容易吸引其他天體並將其撕裂，因此它們普遍具有光環。
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。
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為何會提到4.66億年前的地球曾經擁有光環呢？
之前我們提到，行星的光環一般是短暫存在的，隨著時間的流逝，它們會落到更大的天體上。科學家透過研究地球歷史上隕石撞擊的情況來推測光環的存在。
大約4.66億年前，地球上發生了許多隕石撞擊事件。科學家之所以確認這一點，是因為許多撞擊坑是在地質學上相對短的時間內出現的。
在相同時間段內，歐洲、俄羅斯和中國所發現的石灰巖沈積物中，蘊含著豐富的某種隕石的殘骸。
這些隕石殘片顯示，它們在宇宙放射線中暴露的時間比今天觀察到的其他隕石要短得多（這意味著它們可能是在地球上空形成的）。
除了隕石襲擊之外，那時候還發生了高頻率的海嘯——這是從其他雜亂的沈積巖中推測出來的。
研究人員確認了在這一頻繁撞擊時期產生的21個隕石撞擊坑，並對它們的分布進行了分析。
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盡管這些隕石坑分布於全球各地，透過研究地球板塊歷史運動的模型可以發現，這21個隕石坑均位於當時接近赤道的陸地上，且沒有一個位於更接近極地的區域。
您可能會好奇，所有的碰撞事件都發生在赤道地區，這意味著什麽呢？
這項研究的科研人員評估了當時地球表面適宜保存隕石坑的土地面積，結果發現大約有30%的土地位於赤道附近，而70%的土地則分布在高緯度地區。
隕石撞擊地球是一個偶發事件，任何位置遭受撞擊的機率都是相同的，宛如我們在月球、火星和水星上所觀測到的雜亂無章的隕石坑。
如果這些隕石坑之間沒有任何聯系，那麽它們全部出現在赤道附近的機會非常低。
因此可以推測，當時一顆巨大的小行星在靠近地球時被撕裂，並逐漸在赤道上空形成了一個環帶。
接著，在隨後的幾千萬年中，這個環狀的小行星碎片如同降雨般落入地球，造成了我們之前提到的隕石坑、沈積物以及海嘯的產生。
看到這一點，您是否會覺得僅僅基於這些資訊就判斷當時存在一個環，有些草率呢？
答案是明確的。
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研究中的科學家們還發現，如果那時的地球有一個光環的話，那麽這就能夠解答許多當時無法解釋的難題。
您或許不清楚，如果地球確實有一個環的話，觀察它將會在地球上顯得極為宏偉。
地球的環帶不會像土星的環主要由水冰構成，因為它距離恒星太近了。即便如此，巖石環也依然會非常耀眼。
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由於處於洛希極限內，因此對於地球上的觀察者而言，能夠清晰地觀看到它。赤道附近的觀察者能看到一條明亮的光帶橫貫整個地平線，而在遠離赤道的區域，則能夠看見光環在空中延展，顯得極為壯觀。
赤道上方的地球圈
它在夜晚反射太陽光的能力會比現在的月球更強，而且沒有周期性圓缺，因此夜晚的天空會更加明亮。
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放射線到達地球的量。
大約在4.65億年前，地球開始迅速降溫，到了4.45億年前，地球進入了赫南特冰河時代，這是過去五億年中最寒冷的時刻。
目前尚缺乏更多證明說明當時到底發生了什麽導致地球突然降溫，不過如果那時天空中出現了一個光環，就可以很容易解釋這次氣溫的下降。
