土星最大的衛星,煙霧籠罩的土衛六,可能是另外兩顆衛星戲劇性合併的結果,引發了一系列影響,包括土星美麗光環的形成。
什麼時候去 卡西尼-惠更斯號 2004年,任務抵達土星系統,迎接他的是一位經理 神秘的月亮 具有奇怪的特性。 鈦第二大月亮 太陽系它也是我們宇宙附近唯一擁有大氣層的衛星,大氣層中含有大量有機分子。然後是海伯利安(Hyperion),一具傷痕累累、傷痕累累的身體,看起來就像一塊旋轉的巨大浮石 土星。同時,土衛八的陰陽世界,其雙音半球被認為來自土星的E環——它是由從土星噴射出來的物質形成的。 土衛二間歇泉 – 擁有土星主衛星中傾斜度最大的軌道,與土星赤道面成 15.5 度角。
現在,由 SETI 研究所的馬蒂亞·庫克 (Matija Ćuk) 領導的天文學家開始懷疑,我們今天所知道的泰坦是通過兩顆衛星的碰撞和合併而形成的,可能引發了一系列事件,從而導致了我們今天看到的土星的所有其他特徵。
所有這一切的線索來自卡西尼號對土星「慣性矩」的測量,該慣性矩受土星本身質量分佈的控制。這個慣性矩是土星自轉軸擺動程度的控制因素,就像旋轉的陀螺一樣,這種現象稱為進動。人們認為土星的歲差週期與遙遠的週期一致 海王星它的軌道,產生引力共振,開始以相對於其軌道平面 26.7 度的角度牽引土星 太陽。這種傾斜還有一個額外的好處,可以讓我們更清楚地看到土星環 地球。
但卡西尼號對內部質量分佈的測量表明,土星的質量集中在中心,比之前認為的要多一些。因此,這改變了土星的轉動慣量,使其與海王星的軌道稍微偏離共振。
顯然,有某種東西使土星與海王星失去了同步,導致土星內部的質量重新分配。但什麼可以做到這一點呢?
儘管比土星質量小得多,但這顆環行星的衛星可以對地球產生驚人的巨大影響。最初,為了解釋是什麼原因導致土星與海王星失去共振,科學家提出了一個理論,即土星曾經有另一個冰冷的衛星,他們稱之為「蛹」。他們說,這顆衛星的軌道可能在與泰坦近距離接觸後受到擾動,距離土星非常近,大約一億年前,引力潮汐力將其撕裂。雖然大部分碎片落在土星上,但仍有一些碎片留在軌道上,形成了土星環。同時,與蛹的互動可能會引發泰坦軌道的擴張,而這又是土星與海王星同步的結果。
這是一個很好的理論,但是當庫克的團隊在模擬中對其進行測試時,他們發現絕大多數時候,蛹都會與泰坦相撞。然而,模擬並沒有成為蛹假說的死胡同,而是打開了另一扇門,而關鍵是土星的另一顆衛星海伯利安,它的軌道就在泰坦之外。
泰坦和亥伯龍是引力共振的另一個例子。它們的軌道是鎖定在一起的:泰坦每繞土星四圈,海伯利安就繞三圈,不規則地繞著這顆環狀行星旋轉。
庫克在一份報告中說:“土星主衛星中最小的土衛二為我們提供了有關該系統歷史的最重要線索。” 陳述。 「在吸積衛星變得不穩定的模擬中,海伯利安經常消失,很少能倖存。我們發現泰坦與海伯利安的碰撞相對較年輕,只有幾億年。這可以追溯到吸積衛星消失的大致同一時期。也許海伯利安沒有在這次坍塌中倖存下來,但如果泰坦是由吸積衛星消失的大致同一時期。也許海伯利安沒有在這次坍塌中倖存下來,但如果泰坦是由吸積衛星消失的大致同一時期。也許海伯利安沒有在這次坍塌中倖存下來,但如果泰坦是由吸積衛星消失的大致同一時期。也許海伯利安沒有在這次坍塌中倖存下來,但如果泰坦是由吸積衛星消失的大致同一時期。
庫克認為,蛹是真實存在的,並且確實在 10-2 億年前與原始泰坦碰撞並融合,正是這次碰撞塑造了我們在土星系統中看到的大部分東西。
例如,在碰撞之前,土衛六可能更像木星冰冷、無空氣的衛星木衛四,其表面古老且破舊。這次撞擊會使土衛六的整個表面被抹去,這可以解釋為什麼土衛六在厚厚的大氣層下的隕石坑如此之少。這種大氣可能是在撞擊過程中從泰坦內部流出的。這次碰撞將泰坦撞入了土星周圍的軌道,導致其軌道變寬並變得更加拉長。現在它才開始逐漸變得更循環。
根據愛丁堡大學和美國太空總署艾姆斯研究中心科學家的進一步模擬,土衛六軌道的變化會導致其潮汐力對中型內衛星造成嚴重破壞,導致它們發生碰撞。當衛星從大部分碎片中重組時,一些冰粒子會沉積在土星周圍,形成土星環系統。
模擬還表明,蛹會擾亂土衛八的軌道,導致其高度傾斜。
這是一個美好而簡潔的假設——但目前僅此而已。雖然這個想法符合事實,但仍然沒有直接證據。 NASA 計劃於 2028 年發射的土衛六蜻蜓任務可能是第一個透過尋找土衛六表面年輕的進一步跡象來發現此類證據的探測器,該任務指出了 1 億多年前與蛹碰撞後發生的劇變。
Ćuk 團隊的研究結果已被《行星科學期刊》接受發表,並且 預印本 可在論文的 arXiv 儲存庫中找到。










