作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2022/9/19 13:52:49
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化茧成蝶  光环诞生

 

 倾斜的土星和土星环。图片来源:Shutterstock/Johan Swanepoel

倾斜的土星和土星环可能都源自一颗被撕裂的卫星。研究人员利用美国宇航局卡西尼号太空探测器的数据进行了模拟,发现土卫六和土卫八之间的一颗卫星在2亿到1亿年前被摧毁,从而可以解释两个长期存在的谜团。相关论文9月15日发表于《科学》。

土星的轴相对于其轨道平面倾斜了约27度,其倾斜度随时间推移在缓慢变化。这一现象被称为旋进,就像桌子上旋转的陀螺一样。土星旋进的速率几乎与海王星完全相同,因此天文学家认为二者可以耦合在一起,称为共振。

如果是这样的话,很有可能土星最大的卫星——土卫六的运动加上共振,能够将土星拉到自己这一边。

然而,美国麻省理工学院的Jack Wisdom和同事研究卡西尼号的数据后发现,土星刚好在这个共振区之外,这可能表明它在最近被推出了共振区。他们还发现,根据土卫六目前的运动规律,如果土星之前在共振区中,现在会倾斜36度左右。

他们表示,这两个发现都可以通过一颗额外的卫星加以解释,这颗卫星曾经围绕土星运行,然后被摧毁或抛出系统,并将土星推离出共振区,同时使其恢复直立状态。

没有参与这项工作的康奈尔大学Maryame El Moutamid说:“当发生这样的事件时,整个系统都会震动,并使土星重新倾斜。”

如果这颗额外的卫星被摧毁,其留下的碎片可能会成为土星环。这让研究人员以毛毛虫转变成蝴蝶前的形态将其命名为“蝶蛹”。

“蝴蝶在蛹期一直处于休眠状态,然后它会揭开自己的面纱,拍打翅膀。”Wisdom说,“同样,这只是一个由冰构成的小卫星,当它被摧毁时,光环突然出现了。”

如果这一事件发生在2亿到1亿年前,就能解释土星当前的倾斜、它与海王星的共振以及土星环的起源。研究人员对包括“蝶蛹”在内的土星系统进行了390次模拟,其中17次与现在看到的情况大致吻合。

但Moutamid说,这种解释看起来不错,却很难得到证明。“很难验证一个不太可能发生的事件,而且这里有两个不可能发生的事件同时发生。”

她也承认:“模拟显示了一个很小的可能性,但这是不可忽略的。也许需要另一个航天器在非常接近土星的轨道上运行,以便进行详细观察,确定‘蝶蛹’是否确实存在。”

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/Science.abn1234

 
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