土星环是怎么形成的？

 

 

       原文刊载于《科学焦点》2022.11

 

       制作 | 《科学焦点》编辑部

 

       译 | 庞玮

 

 

       因为独特的冰质圆环，土星是太阳系中辨识度最高的行星。但土星环究竟是如何形成的，一直是一个难解之谜。

 

 

       最近，麻省理工学院的科学家利用计算机模拟找到了一个可能的答案：土星这颗气态巨行星的环状结构和它将近27 °的转轴倾角，也许都由一颗曾经存在的土星卫星造成。

 

 

       那颗已经消失的卫星越出了自己的轨道，冲向土星，被土星引力拉扯得粉碎。 

 

 

       这项研究基于“卡西尼”号探测器搜集到的数据。“卡西尼”号曾在 2004 － 2017 年围绕土星进行探测。

 

 

       科学家构建了数个计算机模型，用于追溯土星及其卫星的运行轨道。结果发现，在数十亿年前，土星至少比现在多一颗卫星，这颗消失的卫星被称为“蝶蛹”（Chrysalis）。

 

 

       通过与“蝶蛹”之间的引力相互作用，土星的自转轴一直与海王星保持平行，但大约1.6亿年前，“蝶蛹” 的轨道开始变得不稳定，最终因为过于靠近土星而分崩离析。失去这颗卫星后，土星就无法与海王星保持同步，最终形成了现在的大自转倾角。

 

 

       不仅如此，“蝶蛹”的一些碎片被土星引力俘获，不断碎裂，最终形成了标志性的环状结构。

 

 

       科学家估计，“蝶蛹”的直径大约为 1500 千米， 和目前土星的第三大卫星土卫八差不多。

 

 

       研究负责人、麻省理工学院的行星科学家杰克·威兹德姆（Jack Wisdom）认为，尽管现在的研究结果已经很令人兴奋，但接下来还有很长的一段路要走。

 

 

       “这颗卫星像一只蝶蛹，起初平凡无奇，然后突然 大放异彩，给土星戴上光环。我们的研究也像只‘蝶蛹’，或许会化茧成蝶。”他说。