這就是為什麼土星內部衛星的形狀像餛飩和土豆

來自專欄博科園

一項新的研究發現，土星的內部衛星奇怪形狀可能是由小衛星的合併引起的，它們類似於從義大利餃子到土豆的各種物體。研究人員在一份描述這項工作的新論文中說，這一新發現可能有助於解釋一般的衛星是如何形成的。「卡西尼」號探測器在近13年的時間裡研究了環繞地球的行星，它揭示了與地球的球形衛星不同的是，離土星最近的小衛星有著奇怪的不規則形狀。這些奇怪的形狀從潘的和阿特拉斯的拉維奧利形狀到普羅米修斯的相似之處，就像莫比·迪克，一個土豆，和一名吉格爾的外星人頭骨。

根據一項新的研究，土星的月球地圖集從兩個相似大小的物體的合併碰撞中得到了它的扁平的，類似於拉維奧里的形狀，在這裡，阿特拉斯被顯示在碰撞中。圖片：A. Verdier

之前的研究已經提出了這些奇怪衛星可能形成的方式。然而直到現在，研究人員沒有一個解釋，包含整個範圍的這些不尋常的形狀，研究作者阿德里安·Leleu，瑞士伯爾尼大學動力學家說：Leleu的團隊運行計算機模擬看到土星的內部衛星的形狀會隨時間發展的。土星引力的強大影響是對這些模擬的關鍵影響。相反，研究人員發現，土星的內部衛星很可能是通過一系列微小的小衛星之間的碰撞形成的，這些小衛星被稱為錐體結構的形成場景。如果是這樣的話，這些天體就是這樣形成的，它對整個衛星的形成有重要的影響。

土星的奇怪的小衛星，由卡西尼號宇宙飛船(頂部)成像，與通過模擬碰撞產生的衛星相比。圖片：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Bern

因為之前的研究已經表明，金字塔的場景可能是太陽系中大部分衛星的起源。計算機模擬顯示，接近正面的碰撞導致類似於拉維奧利的扁平物體與赤道脊，類似於潘和阿特拉斯的形狀。稍微傾斜的撞擊角的合併導致了類似普羅米修斯的細長形狀。研究報告的合著者、伯爾尼大學的Martin Jutzi此前曾發現，彗星之間的碰撞可能會導致在潘和阿特拉斯上看到的扁平形狀和赤道山脊。對於像彗星或小行星這樣的天體，形成這些赤道脊的撞擊結構發生的可能性非常低，但是土星的小衛星處在一個非常特殊的環境中——它們離土星和土星環非常近，而且幾乎完全是圓形軌道，幾乎都是在同一平面上。

卡西尼號宇宙飛船(頂部)觀測到的土星的大衛星Iapetus，與由兩個物體正面碰撞和合併形成的模擬月球相比，它們的大小分別是土衛八的一半大小。圖片：Adrien Leleu, Martin Jutzi and Martin Rubin/University of Bern

計算機模擬還揭示了土星的內部衛星存在的特殊環境，這使得近正面碰撞頻繁發生。發現20%到50%的小衛星應該顯示赤道脊或拉長的形狀，而其餘的則應該有更多類似土豆的形狀，這就是事實。考慮到六顆內部衛星「潘」、「阿特拉斯」、「普羅米修斯」、「潘多拉」、「Janus」和「厄庇墨透斯」，前三種都顯示了這些特徵，而其他的「潘多拉」、「Janus」和「厄庇墨透斯」則有隨機的形狀。Leleu, Jutzi和他們的同事，Bern大學的Martin Rubin，在《自然天文學》雜誌上詳細介紹了他們的發現。

博科園-科學科普｜文：Charles Q. Choi/Live Science

推薦閱讀：