2022-09-29 17:55

“蝶蛹”卫星的剧烈死亡可能催生了土星环

华盛顿:就称它为月球失踪案吧。

科学家们利用美国宇航局卡西尼号(Cassini)飞船获得的数据和计算机模拟结果周四表示,一颗离土星太近的大卫星的毁灭,可以解释这颗气态巨行星壮丽光环的诞生,以及其不同寻常的约27度轨道倾斜。

研究人员将这颗假设的卫星命名为蝶蛹,并表示它可能是在大约1.6亿年前被土星引力产生的潮汐力撕裂的——与45亿年前这颗行星的形成时间相比,这是相对较近的时间。


A July 23, 2008 image from NASA shows the planet Saturn, as seen from the Cassini spacecraft.

研究人员说,大约99%的蛹虫残骸似乎坠入了土星的大气层,而剩下的1%留在了土星的轨道上,最终形成了一个巨大的环系统,这是我们太阳系的奇迹之一。他们选择“蝶蛹”这个名字来代表月亮,因为它指的是蝴蝶在转变为辉煌的成虫之前的蛹期。

麻省理工学院行星科学教授Jack Wisdom说:“就像蝴蝶破茧而出一样,土星的光环也从原始卫星蛹中浮现出来。”Jack Wisdom是发表在《科学》杂志上的这项研究的主要作者。

研究人员估计,蝶蛹大致和土卫八(Iapetus)差不多大,土卫八是土星的第三大卫星,直径略高于1470公里。


Cassini mission managers at NASA and the Jet propulsion Laboratory watch a replay of the final moments of the Cassini spacecraft in September 2017.

“我们认为它主要是由水冰组成的,”行星科学家、研究合著者、加州大学伯克利分校的伯克哈德·米利泽说。

土星环主要由水冰颗粒组成,从一粒沙子到一座山的大小不等,从土星延伸到282,000公里,但通常只有大约10米厚。虽然太阳系中包括木星在内的其他大型气体行星也拥有光环,但与距离太阳第六远的土星相比,它们微不足道。

土星距离太阳的距离是地球的近10倍,是太阳系中仅次于木星的第二大行星,体积是地球的750倍。土星主要由氢和氦组成,有83颗已知卫星环绕,其中包括比水星还大的太阳系第二大卫星土卫六。

从2004年到2017年,卡西尼号围绕土星飞行了294次,获得了包括重力测量在内的重要数据,这些数据对这项新研究至关重要。

2019年发表的一项研究提供了证据,表明这些环是相对较新的添加物,而这项新研究扩展了这些发现。在新的研究中,研究人员提出了一个多步骤的过程来解释土星环的形成。

他们说,土星系统是由蝶蛹在众多卫星中形成的。一开始,土星的自旋轴与环绕太阳的轨道平面垂直,但遥远行星海王星对土星系统的引力作用使土星的自旋轴倾斜。

他们说,当土卫六围绕土星的轨道开始向外漂移时——这一过程仍在发生——就开始使蝶蛹的轨道不稳定。土卫六的向外移动被认为是相对快速的,大约每年11厘米——这听起来并不多,但随着时间的推移,就会有很大的变化,尤其是对这样一个大的卫星来说。

研究人员说,蝶蛹号的轨道恶化了,它冒险离土星太近,以至于解体了。

“土星的引力把它撕碎了,就像木星撕碎苏梅克-列维9号彗星一样,”米利泽说,他指的是一颗最终在1994年坠落到木星上的彗星。

茧蛹消失后,海王星再也无法改变土星的旋转轴。所以,这颗行星以27度的角度旋转。”

相比之下,地球的倾斜度约为23度。

路透

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