巨大的衛(wèi)星碰撞可能產(chǎn)生了土星標志性的光環(huán)

一項新的研究表明，兩顆可能曾經(jīng)繞土星運行的古老冰衛(wèi)星之間的碰撞可能產(chǎn)生了土星標志性的光環(huán)系統(tǒng)。

土星可能是太陽系中最引人注目的行星，但它也可能是最令人難以置信的行星之一。這顆氣態(tài)巨行星被一系列七個同心環(huán)包圍，并由 245 個衛(wèi)星組成的大軍圍繞其運行。

一項新的研究可能找到了土星之謎之一——土星環(huán)的起源的答案。這項研究基于數(shù)十次計算機模擬，使用了美國航空航天局（NASA）西尼號任務收集的數(shù)據(jù)，該任務在 2004 年至 2017 年間繞土星運行了 13 年。探測器發(fā)現(xiàn)，構成土星環(huán)的物質由伽利略·伽利雷于 1610 年首次觀測到，由冰組成。碎片非常原始且未受灰塵污染。卡西尼號的發(fā)現(xiàn)表明，標志性的土星環(huán)一定相當年輕，只有幾百萬年的歷史，而且在太陽系 45 億年歷史的大部分時間里，標志性的土星看起來要平淡得多。

這項新研究背后的研究人員是由 NASA 和英國杜倫大學的專家組成的團隊，他們推測這些環(huán)可能是由兩顆古老的冰衛(wèi)星最近發(fā)生的碰撞形成的。他們使用強大的超級計算機模擬了近 200 個此類碰撞場景。

結果表明，兩顆衛(wèi)星之間的碰撞可以解釋這些環(huán)的存在，這兩個衛(wèi)星的大小與土星當前的衛(wèi)星土衛(wèi)六和土衛(wèi)五（直徑分別相當于地球衛(wèi)星直徑的三分之一和略低于一半）。

“我們測試了土星環(huán)最近形成的假設，發(fā)現(xiàn)冰衛(wèi)星的撞擊能夠將足夠的物質發(fā)送到土星附近，形成我們現(xiàn)在看到的環(huán)，”物理系副教授文森特·?？耍╒incent Eke） /杜倫大學計算宇宙學研究所在一份聲明中表示。

盡管土星環(huán)幾乎完全由冰構成，但科學家認為土星的冰衛(wèi)星具有巖石核心。模擬證實，冰碎片和巖石碎片在碰撞后會以不同的方式分散，使巖石合并成新衛(wèi)星，而冰會分散在靠近土星表面的軌道上。

環(huán)只能在羅希極限內(nèi)的天體周圍形成，在羅希極限內(nèi)，繞軌道運行的物質的引力弱于其繞軌道運行的天體的潮汐力。

模擬顯示，許多假設的碰撞會將大量冰注入較低高度，而巖石會在較高軌道上聚集在一起。

?？苏f：“這種情況自然會導致富含冰的環(huán)，因為當祖衛(wèi)星相互碰撞時，碰撞體核心的巖石分散得比上面的冰要小?！?/p>

土星被冰覆蓋的衛(wèi)星引起了科學家的極大興趣，因為其中一些衛(wèi)星，例如微小的土衛(wèi)二，可能擁有適合生命出現(xiàn)的條件。關于土星及其過去，科學家們還有很多不了解的地方，這項研究的結果只是破解土星之謎的一小步。

該研究發(fā)表在 9 月 27 日的《天體物理學雜志》上。