傾斜的土星和土星環(huán)。圖片來(lái)源：Shutterstock/Johan Swanepoel

傾斜的土星和土星環(huán)可能都源自一顆被撕裂的衛(wèi)星。研究人員利用美國(guó)宇航局卡西尼號(hào)太空探測(cè)器的數(shù)據(jù)進(jìn)行了模擬，發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六和土衛(wèi)八之間的一顆衛(wèi)星在2億到1億年前被摧毀，從而可以解釋兩個(gè)長(zhǎng)期存在的謎團(tuán)。相關(guān)論文9月15日發(fā)表于《科學(xué)》。

土星的軸相對(duì)于其軌道平面傾斜了約27度，其傾斜度隨時(shí)間推移在緩慢變化。這一現(xiàn)象被稱為旋進(jìn)，就像桌子上旋轉(zhuǎn)的陀螺一樣。土星旋進(jìn)的速率幾乎與海王星完全相同，因此天文學(xué)家認(rèn)為二者可以耦合在一起，稱為共振。

如果是這樣的話，很有可能土星最大的衛(wèi)星——土衛(wèi)六的運(yùn)動(dòng)加上共振，能夠?qū)⑼列抢阶约哼@一邊。

然而，美國(guó)麻省理工學(xué)院的Jack Wisdom和同事研究卡西尼號(hào)的數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，土星剛好在這個(gè)共振區(qū)之外，這可能表明它在最近被推出了共振區(qū)。他們還發(fā)現(xiàn)，根據(jù)土衛(wèi)六目前的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，如果土星之前在共振區(qū)中，現(xiàn)在會(huì)傾斜36度左右。

他們表示，這兩個(gè)發(fā)現(xiàn)都可以通過(guò)一顆額外的衛(wèi)星加以解釋，這顆衛(wèi)星曾經(jīng)圍繞土星運(yùn)行，然后被摧毀或拋出系統(tǒng)，并將土星推離出共振區(qū)，同時(shí)使其恢復(fù)直立狀態(tài)。

沒(méi)有參與這項(xiàng)工作的康奈爾大學(xué)Maryame El Moutamid說(shuō)：“當(dāng)發(fā)生這樣的事件時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)都會(huì)震動(dòng)，并使土星重新傾斜?！?/p>

如果這顆額外的衛(wèi)星被摧毀，其留下的碎片可能會(huì)成為土星環(huán)。這讓研究人員以毛毛蟲轉(zhuǎn)變成蝴蝶前的形態(tài)將其命名為“蝶蛹”。

“蝴蝶在蛹期一直處于休眠狀態(tài)，然后它會(huì)揭開(kāi)自己的面紗，拍打翅膀?！盬isdom說(shuō)，“同樣，這只是一個(gè)由冰構(gòu)成的小衛(wèi)星，當(dāng)它被摧毀時(shí)，光環(huán)突然出現(xiàn)了?！?/p>

如果這一事件發(fā)生在2億到1億年前，就能解釋土星當(dāng)前的傾斜、它與海王星的共振以及土星環(huán)的起源。研究人員對(duì)包括“蝶蛹”在內(nèi)的土星系統(tǒng)進(jìn)行了390次模擬，其中17次與現(xiàn)在看到的情況大致吻合。

但Moutamid說(shuō)，這種解釋看起來(lái)不錯(cuò)，卻很難得到證明?！昂茈y驗(yàn)證一個(gè)不太可能發(fā)生的事件，而且這里有兩個(gè)不可能發(fā)生的事件同時(shí)發(fā)生?！?/p>

她也承認(rèn)：“模擬顯示了一個(gè)很小的可能性，但這是不可忽略的。也許需要另一個(gè)航天器在非常接近土星的軌道上運(yùn)行，以便進(jìn)行詳細(xì)觀察，確定‘蝶蛹’是否確實(shí)存在。”

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1126/Science.abn1234