現在,最新的研究為火星的火衛二(Deimos)最近發生的異常軌道提供了一種解釋,這一解釋支持了這顆紅色行星周期性地出現類似土星環特徵的假說。
火星有兩個非常簡陋的衛星:火衛一(Phobos )和火衛二(Deimos)。這兩顆衛星除了外形酷似土豆外,還擁有異常圓潤的軌道,在火星赤道面上方排列。實際上,這並不完全準確,因為這顆位於外側的火衛二略微偏離了這個平面。
事實證明,根據本周在美國天文學會第236次會議上提出的最新研究表明,這種微小的、二度的差異比我們意識到的要重要得多。你可以在這裡閱讀預印本;該論文被接受在未來的《天體物理學雜誌通訊》(Astrophysical Journal Letters)上發表。
這項新研究的主要作者、SETI研究所的研究科學家Matijauk在一份新聞稿中說:「事實上,火衛二的軌道並不完全在火星的赤道平面上,其被認為是不重要的,沒有人願意試圖解釋這個事實。但當我們一旦有了新的想法,用新的眼光審視它時,火衛二的軌道傾斜揭示了它的大秘密。」
這個大秘密實際上與另一個火星衛星火衛一有關。正如新的研究表明的那樣,火衛一陷入了一個死亡和重生的循環中,暫時性和周期性地在這顆紅色星球周圍形成光環。這一理論實際上是在2017年由普渡大學)教授、新研究的共同作者之一戴維·明頓(David Minton)和他當時的研究生安德魯·赫塞爾布魯克(Andrew Hesselbrock)提出的。
這個被稱為「火星環」的理論,就是試圖弄清楚火星是如何擁有兩個衛星的。各種理論都正試圖解釋這些小而形狀不規則的衛星是如何形成目前的軌道形狀,但都以失敗告終。現在比較流行的理論包括捕獲的小行星或兩個物體之間的碰撞,但這些理論都無法解釋這些衛星的超圓、赤道軌道和火衛二的奇異傾斜現象。
這就是火星環理論的由來原因。正如2017年的論文所指出的那樣,火衛一正在緩慢地向火星下沉。最終,在大約7000萬年後,其對於火星的引力將難以承受,火衛一將解體,形成一個新的火星環。這個環將最終產生一個全新的、大幅縮小的衛星。據明頓和赫塞爾布魯克的數據顯示,在過去的43億年裡,這種情況已經發生了三到七次。
那麼,這一切和火衛二有什麼關係呢?根據新的研究報告,如果不是發生這樣的事件,火衛二就不會稍微偏離赤道軌道。
通過計算機模擬所得,喬克和他的同事們發現,一個類似火衛二的大衛星的誕生——比現在的火衛二大20倍,會對火衛二的軌道傾斜產生明顯的影響。正如模型所示,新誕生的衛星被火星環向外推,最終將與火衛二產生3:1的軌道共振(此時,新衛星的軌道周期恰好比火衛二的軌道周期短三倍)。這反過來導致了目前觀察到的兩度傾斜。
SETI在新聞發布會上說:「這種火星衛星環理論有一個關鍵因素,使得火衛二的傾斜成為可能:一個新生的衛星將會遠離火星環和火星。由於與火星的引力作用,火衛一正處於與內部螺旋相反的方向上。」
這種情況本應該發生,其不應該是在火衛一的母衛星誕生時發生,而是在大約30億年前它的祖父母衛星誕生時產生的。這兩顆天體的年齡與這個故事很吻合,火衛二已經有幾十億年的歷史,而火衛一(現在的版本)只有2億年。
這些結果來自計算機模型,因此需要謹慎對待。值得慶幸的是,JAXA即將進行一項名為「火星衛星探索」的任務,在該任務中,一艘太空飛行器將探索兩個衛星,甚至將火衛一的樣本帶回地球。這項任務無疑將為我們提供更多關於這些衛星和它們難以捉摸的起源故事的細節。
正如喬克在SETI的新聞稿中所說,"我以理論計算為生,理論計算很好,但現在讓它們與現實世界進行測試,那就更好了。"