土星最大的衛星飄離土星的速度比我們想的要快

2020-12-03 天文在線

新研究表明，土衛六正以比之前科學家預測快100倍的速度遷離其宿主行星。 這一發現動搖了我們對土星及其自然衛星起源的理解。

圖解：土衛六與土星。圖源: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

根據發表在《自然》雜誌上的新文章，太陽系中唯一有大氣層的衛星土衛六，正以每年11釐米的速度遠離土星。 在從前，科學家們估算的數值只有每年0.1釐米，比新的估計慢約100倍。

在巨大的空間中，如此微小的遷移速度似乎微不足道，但就像地球上緩慢變化的板塊一樣，在很長的時間尺度下將會造成非常大的不同。 對於土衛六而言，這意味著科學家需要對其天體物理學的歷史以及整個土星系統本身重新考量。 此外，更新後的估算值正在驗證與這種確切現象有關的新理論：行星衛星向外遷移。論。

圖解：卡西尼號所拍攝的土衛六影像。圖源：NASA/JPL/Space Science Institute - NASA planetary photojournal NASA planetary photojournal, PIA06141

具有足夠質量的衛星可以在其宿主行星上施加較小的引力，從而造成暫時的凸起。 這些不斷的潮起潮落，扭曲了地球的引力場，使衛星沿著其軌道方向被推離其母行星。發生在土衛六身上的就是這種情況，我們的月球也在以每年3.8釐米的速度緩慢地偏離地球。 但是不用擔心， 我們不會失去月球的，因為月球的逃逸速度是如此之慢，以至於我們的太陽會在此之前摧毀地球和月球。

在卡西尼號完成它13年的任務之後，我們終於可以從其採集的數據中計算出新的預測。通過使用天體測量學，這使得我們能夠隨著時間的推移準確地追蹤卡西尼號的位置，包括它與泰坦的接近程度。 另一項技術稱為輻射測量法，它可以測量受到土衛六引力影響下飛船的速度。 利用這兩種獨立技術的數據，研究人員對泰坦的向外飄離率得出了相同的預測值。

新的預測值也同時引起了關於土星及其衛星起源時間的討論。土星大約在46億年前（在太陽系發展的早期階段）就已經存在，但是人們對其小行星環和80多個衛星的起源知之甚少。

土衛六目前距離土星120萬公裡，但是當採用新的漂移率計算時，這就意味著土衛六在誕生在距土星非常近的地方。根據這些發現，整個土星系統必須比傳統上認為的擴張得更快。

該研究的主要作者瓦萊裡·萊尼（Valery Lainey）在NASA的新聞稿中解釋說：「這一結果為有關土星系統年齡及其衛星的形成問題的激烈辯論帶來了一個新的謎題。」 萊尼現在在PSL大學的巴黎天文臺工作，但是他在美國加利福尼亞州南部的NASA噴氣推進實驗室進行了這項研究。

這篇新論文還驗證了四年前理論物理學家吉姆·富勒（Jim Fuller）提出的一種理論，他是該論文的合著者，也是加州理工學院的天體物理學家。 與傳統理論不同，傳統理論認為由於重力的影響，靠外衛星的漂移速度較慢，富勒的理論認為靠外衛星可能被鎖定在一種特殊的軌道模式中，如加州理工學院的新聞稿所述：

他的理論指出，土衛六以特定頻率的重力擠壓土星，從而使土星劇烈振蕩，就好像在正確的位置推一個正在蕩鞦韆的人會使他蕩的越來越高。 這種潮汐力過程稱為共振鎖定。 富勒（Fuller）提出，土星的高振幅振蕩會耗散大量能量，這反過來又會導致土衛六以比之前預測更快的速度遷離土星。

新的計算與這個想法非常吻合，因為富勒的模型與卡西尼數據所做的計算完全契合。更加令人興奮的是，富勒的模型可以應用於不同類型的天體系統，包括雙星系統和系外行星系統。

上周，另一種完全不同的衛星登上了新聞，科學家發現了進一步的證據，證明火衛一陷入了一種死亡和重生的循環中，這也就是有時在火星周圍會形成環結構的原因。

作者： gizmodo

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