土星環可能是兩顆衛星相撞的殘餘物
土星環是太陽系中最具代表性的構造之一,但研究人員一直不清楚它們是如何或何時形成的。一項新的模擬研究表明,土星環的形成時間遠比之前推測的要年輕,而且土星的衛星在最近的宇宙中經歷了快速的變化。
最近發表的一項研究表明,土星環是在幾億年前兩顆冰衛星相撞後形成的。其他證據表明,土星的軌道塵埃和一些衛星並不是與土星和太陽系的其他部分同時出現的。
高解析度平滑粒子流體力學模擬(下圖動畫)支援這樣一種可能性,即在不到十億年前,兩顆類似於狄奧和雷亞的冰衛星相互撞擊。所產生的碎片大多沉降在土星的羅切極限內–超過這個點,重力就會把任何類似衛星的質量磨成一個環。
此外,漂移在羅切極限之外的碎片也可能凝聚成土星目前的衛星系統。2017年結束的卡西尼號任務對土星及其衛星的觀測加強了這個理論,有證據顯示土星環和衛星非常年輕。
土星環不斷接收來自微流星體轟擊的外來物質。然而,從累積的數量來看,這種活動比土星和太陽係其他大部分行星在45 億年前形成的時間還要晚。
此外,星環的質量正在不斷下降,最終會隨著顆粒漂移到氣體巨行星的大氣層中而消失。目前的損失速度表明,它不可能存在超過數億年。此外,衛星的潮汐特性和瑞亞的軌道傾角表明,它們是最近才形成目前的形態的。
新發現與先前關於土星環和衛星的理論相衝突,先前的理論認為土星環和衛星與太陽係其他部分一樣古老。較早的模型提出,早期的衛星或彗星可能是在38 億至41 億年前太陽系混亂的早期發生碰撞或分裂的,當時劇烈的撞擊更為常見。另一種最新的形成假說認為,在大約一億年前,在土衛六和木衛二之間運行的一顆木衛二大小的衛星落入了土星的羅切極限,但這還需要更多的測量。
關於土星衛星的另一個有趣發現是,根據最近多個任務的數據分析,它們正在加熱土星的大氣層。這證據可以幫助天文學家找到太陽系外的環狀行星。
對”卡西尼號”數據的進一步分析表明,土星衛星”恩克拉多斯”含有生命所需的全部六種成分。這項研究標誌著科學家首次在地球之外偵測到磷。