一颗卫星的丢失可以解释土星的倾角和年轻的行星环
一颗卫星的丢失可以解释土星的倾角和年轻的行星环(CREDIT: SPACE SCIENCE INSTITUTE, JPL-CALTECH/NASA / E. OTWELL, ADAPTED FROM M. EL MOUTAMID/SCIENCE 2022)
（蜘蛛网eeook.com）据EurekAlert!：研究人员报告，土星某颗前卫星的毁灭或可解释土星标志性行星环起源时间不长及土星的轴向倾斜。土星环——被认为约在1亿年前形成——是我们太阳系中最独特的行星特征之一。然而，人们对其形成时间为何如此之短仍然知之甚少。更重要的是，对土星为何会有倾斜（或倾角）以及其最大卫星（土卫六）为何有奇异的轨道仍然难以解释。
为解决这一问题，Jack Wisdom和同事使用了卡西尼号太空船最近的飞行和数值模拟数据，他们提出了一个可解释所有这3个难题的答案。Wisdom等人认为，大约在1.5亿年前，土星系统经历了一次剧烈的变化：当时一颗先前存在的卫星（他们称之为Chrysalis）的轨道变得不稳定，导致其与土星的距离之近足以被引潮力撕裂，从而形成了年轻的土星环。据作者所说，该同一事件可能也导致了土卫六的偏心率增至目前的高数值，该事件也能解释土星的倾斜。
Maryame El Moutamid在相关的《视角》中写道：“Wisdom等人提供了一种可能解释土星与海王星进动共振极为接近以及土星环存在时间似乎不久的机制。为进一步证实这些说法，需要做进一步的研究以更好地定义土星的惯性极矩，以及其它有环行星发生类似事件的可能性。”
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（蜘蛛网eeook.com）据cnBeta：著名的土星环并不是那种人们很容易就能得到的东西--一个新理论表明，它们是在这个气态巨人的一个卫星离这个巨大行星太近时形成。这颗不幸的卫星可能被其主人的强大引力场所吸引，然后真的把它拉开。
科学家们认为，由此产生的碎片可能已经形成了我们今天看到的大部分星环。至少由麻省理工学院的Jack Wisdom领导的一个研究小组是这么认为的，Wisdom将这颗丢失的卫星称为“蛹(Chrysalis)”。
Wisdom称这个故事还有助于解释土星轴的不寻常倾斜以及为什么人们认为星环只有1亿多年的历史，而土星本身形成于40多亿年前。
Wisdom在一份声明中说道：“这种倾斜太大，不可能是原行星盘中已知的形成过程或后来的大型碰撞的结果。虽然已经提供了各种各样的解释，但没有一个是完全令人信服的。最酷的是，以前无法解释的环的年轻年龄在我们的方案中自然得到了解释。”
该小组的理论概要可以在最新一期《科学》上发表的一篇论文中找到。
寻找土星的失落卫星
土星绕太阳运行时向一侧倾斜超过26度，这个位置甚至比地球的倾斜度还要夸张，地球的倾斜度在22.1到24.5度之间摆动。长期以来，对此最可能的解释是，土星的倾斜来自于该行星与海王星的一种引力舞蹈。
但Wisdom和他的同事们在NASA卡西尼号航天器的数据帮助下运行了一些新的模型，这些模型表明，虽然土星和海王星在过去曾经有过共振，但在大约1.6亿年前发生了一些变化。而那件事基本上使土星脱离了海王星的影响。
在一些模拟中，最符合所有数据的是一个假设的例子，即土星失去了一颗相对较大的卫星。
现在，这个巨人的行星系统拥有83颗卫星；Chrysalis大小本来跟Iapetus（目前土星的第三大卫星）差不多。这项新研究的科学家推测，在2亿至1亿年前，这颗被遗忘的卫星开始被土星最大的卫星--Titan的引力场推来推去。反过来，这将扰乱“蛹”的轨道，从而使它走上一条混乱的道路，这包括几乎跟木卫二和土卫六相撞并最终过于接近土星本身。
研究人员称，这样的遭遇可能会将这颗卫星撕成碎片，大部分残骸可能被土星吞噬，一小部分则形成我们今天所知的那些宏伟的星环。这似乎是一个完美的解释，同时解决了两个宇宙之谜，但Wisdom警告称，这仍是一个理论。
他说道：“像其他任何结果一样，它必须由其他人来研究。”另外，他继续补充称，在这期间，它是一个伟大的故事，“就像蝴蝶的蛹一样，这颗卫星长期处于休眠状态，突然变得活跃起来，然后星环出现。”
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（蜘蛛网eeook.com）据cnBeta：New Atlas报道，土星是几个太阳系之谜的所在地。利用卡西尼号的数据，天文学家们现在为几个问题提出了一个简单的答案--一颗“失落的”卫星在被撕成碎片之前曾经绕着这颗行星运行。
土星最引人注目的特征是它的星环，主要由小块的冰组成。长期以来，人们认为这些星环是大约45亿年前土星本身形成时留下的物质，但最近的研究表明它们要年轻得多--在1千万到1亿年之间。如果是这样的话，它们可能是由一颗游荡得太近的冰冷彗星或卫星形成的。
这颗行星还以27度角倾斜旋转，相对于它绕太阳运行时的平面。长期以来，人们认为这是由附近的海王星的引力影响造成的，但仔细检查后发现，土星不再与它的“邻居”同步。
新研究的天文学家们现在提出了一个可以解释这两个谜团的故事。土星曾经有另一颗卫星。这个假设的卫星被研究小组命名为Chrysalis，它的大小与现有的卫星土卫八(Iapetus)差不多，后者的直径约为1470公里。如果Chrysalis存在，它将与目前的83颗卫星一起围绕土星运行数十亿年。
但是与土卫六和土卫八等其他大卫星的引力相互作用，逐渐使Chrysalis的轨道更加混乱。大约1.6亿年前，这颗注定要毁灭的卫星过于接近土星，在那里被强烈的引力撕碎了。大部分碎片会落在土星上，但有些却卡在土星周围旋转，形成著名的土星环。
这个样子实际上可能是该行星生命中一个相对较短的阶段--其他研究表明，星环可能会在未来1亿年左右消失。到那时，火星可能会成为太阳系新的星环携带者。那么，土星的倾斜度如何呢？研究小组说，Chrysalis的引力影响会使其倾斜度与海王星保持共振，因此卫星的消失会使该行星漂移到目前的角度。
研究人员利用卡西尼号在2017年坠入土星大气层之前的最后一次扫描中收集的数据得出了这个解释。该探测器测量了该行星的引力场，这使得研究小组能够对其内部的质量分布进行建模。由此，他们能够计算出，土星只是刚刚与海王星不同步，这表明直到最近它都是如此。
接下来，天文学家们研究了要怎样才能使这颗行星脱离这种“舞蹈”。他们模拟了土星83颗卫星的轨道历史，并发现这确实有效--但只有在加入第84颗相当大的卫星时才有效。
尽管Chrysalis可能是一个解释，但研究小组承认，在找到进一步的证据之前，它仍然是一个假说。
“这是一个相当好的故事，但就像其他任何结果一样，它必须由其他人来检验，”该研究的主要作者Jack Wisdom说。“但似乎这个丢失的卫星只是一个蛹，等待着它的不稳定。”
这项研究发表在《科学》杂志上。
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（蜘蛛网eeook.com）据cnBeta：BGR报道，土星是我们太阳系中最令人惊叹的行星之一。它美丽的星环使它从几乎所有其他以我们的空间区域为家的行星中脱颖而出。长期以来，这种美丽和这些星环对天文学家来说几乎是神秘的。而对许多人来说，这些星环也一直是个谜。但是现在，新的研究可能最终弄清了土星环的起源：一颗消失已久的卫星。
到目前为止，我们已经发现了82颗围绕土星运行的卫星。但是，一组研究人员的一项新研究认为，可能曾经有83颗。此外，正是这第83颗卫星可能与土星环的起源有关。
早前对这颗壮观的行星的研究表明，土星环只有大约1亿年的历史，比行星本身要年轻得多。虽然这可能是许多人争论的话题，但发表在《科学》杂志上的这项新研究说，这些星环的老化可能与大约1.6亿年前的一个事件有关。
研究人员假设第83颗卫星变得不稳定，它的轨道摆动得太靠近土星。当这种情况发生时，这颗卫星经历了研究人员所说的“擦肩而过”，并且这颗卫星被撕碎了。虽然这颗气态巨行星会吞噬掉该卫星的大部分质量和物质，但其中一小部分很可能仍然存在，作为土星环的起源。
这是一个耐人寻味的想法，只是许多可能的解释之一。为了发现这种可能性，研究人员说他们使用了计算机建模，通过了2017年收集的测量数据。美国宇航局的卡西尼号任务已经完成了对土星及其卫星的13年探索，比以往收集了更多关于这颗气态巨行星的信息。
但是研究人员说，“失落的卫星”理论不仅仅是土星环起源的一种可能性。它还可以为另外两个令人困惑的特征提供一些线索。土星以其不寻常的倾斜度和土星的卫星之一土卫六现在所遵循的奇怪轨道而闻名。以前，科学家们认为土星的邻星海王星是造成其倾斜的原因。
然而，这颗被研究人员命名为“Chrysalis”的卫星的消失，可能导致它们离开土星时出现目前的倾斜。这个失落已久的卫星理论是否是土星环的真正起源尚不清楚。不过，这仍然是一个有趣的假设，也许像詹姆斯-韦伯这样的航天器的更多研究和观测可以帮助提供更多的证据来证明或推翻它。
