土星為什么像陀螺一樣搖晃？科學家觀察13年后，終于解開大謎團

土星最大的衛星——土衛六，是太陽系中的一個奇特現象?，F在，研究人員揭示了這顆神秘衛星的關鍵謎團，包括它是如何誕生的。這個答案也可能為土星美麗環的起源提供了啟示。

新研究結合了以往關于土衛六形成的理論、卡西尼號的數據和計算機模擬，提出了土星最大衛星的全新起源故事。該研究本月發表在開放獲取倉庫ArXiv上，并被《行星科學雜志》接受發表。

這次碰撞也可能產生了海伯利昂，這是土星非球形衛星中最大的一個，其直徑約為土衛六的5%，遠小于土衛六。根據該理論，海伯利昂可能是土衛六與失落衛星碰撞產生的碎片，或者可能是后來由土衛六軌道周圍積累的碎片形成。

丘克說，土衛六與失落衛星的合并也可能導致土星環的形成。“從這次事件中，土衛六可能擾動了一些內側衛星，導致更多碰撞，進而在大約1億年前形成了環。”

研究人員在土星傾斜中發現了古代碰撞的明顯跡象，這一點通過土星的環可見一斑;這顆氣態巨行星相對于它繞太陽公轉的平面，旋轉角度為26.7度。

“海王星的軌道在太空中有些晃動，”丘克說，“行星的軌道巨大且能量巨大。但行星的自轉要小得多，所以如果你把這兩種運動——海王星的軌道和土星的自轉——聯系起來——土星的自轉才會改變?！?/p>

丘克和他的同事們對這一理念進行了完善。他們推測，這不僅僅是衛星擦過土星然后解體，而是土衛六和海伯利昂前身之間的碰撞。“我稱它為原型海伯利昂，但它大了一千倍——就像泰坦的縮小版，”丘克說。

這顆失落的衛星與土衛六相撞，導致其質量大幅下降，這一事件解釋了土衛六漂移軌道和土星自轉的原因?！艾F在，土星搖擺得有點太快了，”丘克說，“但如果你回溯幾億年前我們看到這一切時，震動距離我們與海王星產生共鳴的程度稍差一點。如果你多加一個衛星，就能精確到極限。這就解釋了一切?！?/p>

換句話說，失落衛星的引力和質量使土星和海王星保持同步，只有它的消失才能解釋它們為何現在略微錯位。

如果碰撞也產生了海伯利安目前的形態——一塊較小、翻滾、畸形的巖石——那就能解釋為什么它的軌道與土衛六鎖定。但丘克表示，尚不清楚海伯利昂究竟是土衛六前身的碎片，還是與之融合的失落衛星。

根據研究，土星的環可能在事件發生數億年后形成。土衛六膨脹的軌道與土星的一些內側衛星發生了相互作用，擾動它們，導致它們相互碰撞。部分殘骸作為環形存活。

但驗證這一理論的最佳方式是使用NASA的“蜻蜓”——一架核動力、汽車大小的旋翼機，它將在土衛六表面飛行，并在不同地點著陸，利用其機載儀器采集和分析樣本。目前計劃于2028年發射，預計2034年底抵達土衛六。

NASA噴氣推進實驗室高級研究與行星科學家琳達·斯皮爾克（Linda Spilker）說，土星系統中衛星的演化以及環的起源是吸引科學家的有趣謎題，她并未參與這項研究。

斯皮爾克在郵件中寫道：“這些環可能只有幾億年，也可能與土星同時形成。這項研究提供了有力證據，表明海波利昂和土星的環是在土星形成之后形成的?！?/p>

據亞利桑那大學行星科學名譽教授威廉·B·哈伯德（William B. Hubbard）稱，土星及其衛星像一個復雜的音樂鐘一樣旋轉和繞行，產生了多種節拍和共振。

哈伯德在一封電子郵件中解釋說，土星像陀螺一樣搖擺，頻率異常接近太陽系的基本頻率，但它并不完全調諧，這表明可能發生了某種相對較新的擾動。

“2022年的一項研究提出，有一顆名為蛹的滅絕衛星負責形成環，但這種事件發生的概率令人失望地低?！鼻鹂说热说男卵芯勘砻?，涉及仍然存在的衛星海伯利昂的變體更有可能發生。

“這有點像《CSI：土星》——我們有明確的證據表明發生了異常事件，”他說，“但在卡西尼之前，我們實際上只能試圖推斷可能的罪魁禍首?！?/strong>

默里繼續說，卡西尼13年詳細測量與歷史數據相結合的諸多遺產之一是發現土衛六的軌道膨脹速度遠超預期。