为什么木星的光环看起来不像土星？

　　7月初，詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）发布了第一张壮观的图像后不久，美国宇航局将该望远镜的调试数据上传到其在线档案中。这些数据显示了天文台跟踪目标的能力包括太阳系中的行星和小行星并分离它们的反射光，以提供有关其化学成分的详细信息。
　　这些图像中有一些令人惊叹的木星照片，由JWST的NIRCam通过几个红外滤光片拍摄。可见的特征包括木星浓密、动荡的云带和其标志性的大红斑，这是一个大约地球大小的永久风暴。但是，这个家庭中还有一些额外的成员，他们拍摄了美丽的照片：卫星欧罗巴、提比和梅蒂斯，以及一些行星的薄而微弱的环。
　　JWST的NIRCam使用其2。12微米滤光片（左）和3。23微米滤光片（右）拍摄了这两张木星调试图像
　　事实上，太空望远镜科学研究所的NIRCam仪器科学家约翰斯坦斯贝里在美国宇航局的一篇博客中说，这些光环在如此短的一分钟曝光时间内出现绝对是一个非常令人惊喜的惊喜。戈达德太空飞行中心的斯蒂芬妮米拉姆（StefanieMilam）是JWST行星科学副项目科学家，她补充说，他们的存在绝对令人惊讶和惊奇
　　丢失环的情况
　　尽管人类自古以来就知道木星，而且很容易用后院的望远镜进行详细观察，但科学家直到1979年旅行者1号（Voyager1）飞过时才发现它有环。这是因为，与土星不同的是，木星的光环是薄而模糊的结构，从地球上很难看到。
　　我们现在知道所有的外行星都有环。但是木星比土星大，为什么朱庇特没有更大、更明亮的光环来匹配呢？有没有可能木星曾经有过惊人的光环，并最终失去了它们？
　　斯蒂芬凯恩创造了这张木星的模拟图像，沿着土星的线有一个更大的环系统
　　这正是加州大学河滨分校的天文学家斯蒂芬凯恩和李哲星在最近一篇论文中提出的问题，该论文已被《行星科学杂志》接受发表。毕竟，作为太阳系中质量最大的行星，他们在论文中指出，木星的历史必定充满了碰撞、捕获和其他类似事件，这些事件可能为更大的环提供丰富的物质。
　　为了解开木星黯淡无光的环系之谜，两人转向计算机模拟，以研究行星系统在100万到1000万年期间的行为。在这段时间里，他们研究了形成环的冰物质的可用性和轨道稳定性，从本质上考察了明亮的环可能形成、粘住或被破坏的程度。特别是，他们研究了木星的四颗最大卫星木卫一欧罗巴、伽利略卫星、木卫四和木卫三如何影响水冰环的形成或寿命。
　　我们发现木星的伽利略卫星，其中之一是我们太阳系中最大的卫星，会很快摧毁任何可能形成的大环，凯恩在新闻稿中谈到他们的模拟结果时说。在某种程度上，这是因为大质量的卫星可以破坏冰粒子的轨道，将它们从系统中排出，或者将粒子扫到与月球碰撞的轨道上，而不是像环一样绕轨道运行。凯恩说，最终，大质量的行星形成了大质量的卫星，这阻止了它们形成巨大的环。
　　这也符合现实毕竟，土星环之所以明亮，是因为它们大部分由冰构成，而且可能仍然存在（取决于年龄），因为研究人员认为它们不断地被嵌入其中的许多小而冰的卫星补充。相比之下，木星暗淡而薄的光环主要是由尘埃构成的，这些尘埃很可能来自于它的几个小卫星。
　　因此，即使木星过去成功地建立了令人印象深刻的冰环，它们也不会持续很长时间。它现在的环，虽然很小，但很可能很年轻不到1000万年。相比之下，土星似乎处于一个甜蜜点，因为它有能力在更长的时间内建立和维持一个巨大的、令人惊叹的光环系统。
　　延伸到系外行星
　　但凯恩和李的研究告诉我们更多，他们说。在太阳系之外，两人还考虑了他们的发现对系外行星及其环的意义。毕竟，光环不仅仅是表面的装饰它们还讲述了行星的动态历史以及其环境的故事。如果形成或维持巨大的、易于发现的冰环是困难的，那么找到它们告诉我们一些有价值的东西，这些行星能够承载这样的奇观。环系统可以揭示诸如行星年龄或关于必须存在（或不存在）何种卫星的详细信息，以及该行星太阳系中冰彗星或小行星等物质的类型或可用性。
　　随着天文学家继续建立我们已知系外行星的目录，并将JWST指向它们以了解更多信息，这些世界所揭示的细节包括它们的环将为恒星及其行星如何随时间形成和演化提供大量有价值的见解。