كان عالم الرياضيات الفرنسي ( إدوار روشيه)Edouard Roche من وضع تفسيراً علمياً حول كيفية نشوء الحلقات حول زحل سنة 1850م، حيث قال روشيه بأن أي قمر يدور حول كوكب تبقى جزيئاته محافظة عل تماسكها بفعل الجاذبية بينها ومن ثم المحافظة على شكله العام ويمكن تعريف هذا المفهوم رياضياً بأن التجاذب بين جزيئات الكوكب يتناسب عكسياً مع مربع المسافة بين كل جزيء ومركز الكوكب.

وطبقاً لهذا المفهوم الرياضي، فإن القمر إذا ما اقترب كثيراً من الكوكب، فإن جاذبية هذا الكوكب ستعمل على تمزيق التماسك بين جزيئات القمر وتفتيته واستنتج روشيه بناءً على ذلك أن هذا الحد الفاصل بين القمر والكوكب يقدر بحوالي 2.24 ضعف نصف قطر الكوكب، وإذا ما اقترب القمر من الكوكب ضمن هذه المنطقة –لسبب ما- فإن القمر سوف يتفتت الى اجزاء صغيرة. وتسمى هذه المنطقة (حد روشيه) Roche Limit .

ولو اقترب القمر الارضي من الارض ضمن حد روشيه أي اقرب من مسافتة الحالية فسوف يتفتت إلى أجزاء صغيرة لا يزيد حجم الواحدة منها عن 20 متر، ولتشكلت حول الأرض حلقات تحيط بها مثل حلقات زحل. كانت المعلومات الجيدة عن حلقات زحل مستقاة من المركبات الفضائية فواياجير 1+2 حيث التقطت صوراً رائعة للحلقات غيرت من مفهومنا عنها، فقد أظهرت الصور مئات من الحلقات الصغيرة للكوكب لا يمكن الكشف عنها من الأرض، وهي مختلفه اللون والحجم، كما بينت الصور أنه ليس للحلقات أبعاد متناسقه عن أجزاءها المختلفه، لكن يمكن تمييز سبعة حلقات رئيسيه هي:

1- الحلقه D : اكتشفت سنة 1980 بواسطة مركبة الفضاء فواياجير-1، وهي حلقه خفيفة تبعد عن مركز الكوكب 67 ألف كيلومتر. ولا يمكن مشاهدة هذه الحلقه حتى بأكبر التلسكوبات الفلكية، تدور الحلقة حول زحل في 4.91 ساعه، كما أنها قريبه من الطرف الخارجي للغلاف الغازي للكوكب.

2- الحلقه C : وتسمى أيضاً حلقة (كريب)Crepe ، يبلغ عرضها 20 ألف كيلومتر وترى من الأرض بوضوح من خلال تلسكوب جيد. وهذه الحلقة رقيقه جداً ويمكن رؤية النجوم من خلالها، واكتشفها ثلاثة من علماء الفلك سنة 1951م. توجد في هذه الحلقة عدة فجوات أكبرها فجوتان عرض أحدهما 200 كيلومتر والثانية 300 كيلومتر ، ويبلغ قطر جزيئات هذه الحلقة حوالي مترين فقط.

3- الحلقة B : يبلغ عرضها 25 ألف كيلومتر، اكتشفها غاليليو سنة 1610م وهويغنز سنة 1659م، وهي أكثر الحلقات لمعاناً وترى بوضوح من الأرض .

يبلغ قطر جزيئاتها من 10 سنتمترات إلى متر واحد، وتبدو بلون أحمر، ومكونة من الماء المتجمد، وتصل درجة حرارتها إلى 180 درجة مئوية تحت الصفر عندما تكون مواجهة لأشعة الشمس، وتهبط إلى 200 درجة مئوية تحت الصفر عندما تكون خلف الكوكب بالنسبة للشمس أي في ظل الكوكب. ويبلغ سمك هذه الطبقة حوالي 150 متر.

4- الحلقة A : اكتشفها جيوفاني كاسني سنة 1675م وتقع في الحافة الخارجية للحلقات وترى بوضوح من الأرض، وتتكون هذه الحلقة من ذرات الغبار الصغيرة و كتل كبيرة يصل قطرها حوالي 10 أمتار. وأشهر المناطق في هذه الحلقة (فاصل إنكه)Enekes Division ويفصل بين الحلقتينA والحلقة F ، ويبلغ عرضه 270 كيلومتر، كما توجد فجوات أخرى سميت باسماء العلماء الذين اكتشفوا كوكب زحل وهم هويغنز وماكسويل وكيلر.

5- الحلقة F : اكتشفت بواسطة مركبة الفضاء بايونير-11 سنة 1979م، وتقع على مسافة 140 ألف كيلومتر عن مركز الكوكب زحل، ولا ترى هذه الحلقة من الأرض.

وتدور حول الكوكب في 14 ساعه و71 بالمئة من الساعة، الحلقة F باهته وتتكون من عدة حلقات متداخلة، حركة هذه الحلقة مستقرة بسبب وجود قمرين صغيرين يدوران ضمن هذه الحلقة هما (بروميثوس) و(باندورا)، ويعمل بروميثوس على تسريع الجزيئات في حال انحرافها وابتعادها عن منطقة الحلقة ليحافظ على وجودها داخل الحلقة، أما القمر (باندورا) الذي له سرعة حركة أقل من سرعة حركة الجزيئات في الحلقة فيعمل على سحب الجزيئات الهاربة ويعيدها إلى الحلقة.

6- الحلقة G : اكتشفت بواسطة مركبة الفضاء (فواياجير-1) سنة 1989، وتقع على مسافة 170 ألف كيلومتر من مركز الكوكب، وتدور حول الكوكب في 19 ساعة و90 بالمئة من الساعة.

7- الحلقة E : اكتشفها (فايبلمان)Feibelman سنة 1966، وهي حلقة خفيفه ومنتشره بشكل واسع، إذ تمتد حتى مسافة 550 ألف كيلومتر وهي بذلك تتجاوز حد روشيه، ولا تشاهد هذه الحلقات إلا عندما تكون الحلقات في أشد ميل لها بالنسبة للأرض. وتدور حول زحل في 31 ساعة و18 دقيقه تقريباً.

لقد أصبح من الواضح تماماً أن حلقات زحل ماهي سوى مجموعة كبيرة من الأقمار الصغيرة يتجاوز عددها المليون صخرة غيرمنتظمة الشكل، وتخضع هذه الكتل لقوانين كبلر في الحركة، ويغطي هذه الكتل جليد مكون من الماء المخلوط بالسيليكات، ولا يزيد سمك حلقة زحل بجميع أجزاءها عن 2 كيلومتر فقط، وهي العامل الرئيسي في لمعان الكوكب، فهي تعكس نسبة كبيرة من أشعة الشمس الساقطة عليها.