土星最大的衛(wèi)星——土衛(wèi)六，是太陽系中的一個奇特現(xiàn)象?，F(xiàn)在，研究人員揭示了這顆神秘衛(wèi)星的關(guān)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(huán)的起源提供了啟示。

新研究結(jié)合了以往關(guān)于土衛(wèi)六形成的理論、卡西尼號的數(shù)據(jù)和計算機模擬，提出了土星最大衛(wèi)星的全新起源故事。該研究本月發(fā)表在開放獲取倉庫ArXiv上，并被《行星科學雜志》接受發(fā)表。

這次碰撞也可能產(chǎn)生了海伯利昂，這是土星非球形衛(wèi)星中最大的一個，其直徑約為土衛(wèi)六的5%，遠小于土衛(wèi)六。根據(jù)該理論，海伯利昂可能是土衛(wèi)六與失落衛(wèi)星碰撞產(chǎn)生的碎片，或者可能是后來由土衛(wèi)六軌道周圍積累的碎片形成。

丘克說，土衛(wèi)六與失落衛(wèi)星的合并也可能導致土星環(huán)的形成?！皬倪@次事件中，土衛(wèi)六可能擾動了一些內(nèi)側(cè)衛(wèi)星，導致更多碰撞，進而在大約1億年前形成了環(huán)。”

研究人員在土星傾斜中發(fā)現(xiàn)了古代碰撞的明顯跡象，這一點通過土星的環(huán)可見一斑;這顆氣態(tài)巨行星相對于它繞太陽公轉(zhuǎn)的平面，旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)——聯(lián)系起來——土星的自轉(zhuǎn)才會改變。”

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(wèi)星擦過土星然后解體，而是土衛(wèi)六和海伯利昂前身之間的碰撞?！拔曳Q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(wèi)星與土衛(wèi)六相撞，導致其質(zhì)量大幅下降，這一事件解釋了土衛(wèi)六漂移軌道和土星自轉(zhuǎn)的原因。“現(xiàn)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(chǎn)生共鳴的程度稍差一點。如果你多加一個衛(wèi)星，就能精確到極限。這就解釋了一切?！?/p>

換句話說，失落衛(wèi)星的引力和質(zhì)量使土星和海王星保持同步，只有它的消失才能解釋它們?yōu)楹维F(xiàn)在略微錯位。

如果碰撞也產(chǎn)生了海伯利安目前的形態(tài)——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(wèi)六鎖定。但丘克表示，尚不清楚海伯利昂究竟是土衛(wèi)六前身的碎片，還是與之融合的失落衛(wèi)星。

根據(jù)研究，土星的環(huán)可能在事件發(fā)生數(shù)億年后形成。土衛(wèi)六膨脹的軌道與土星的一些內(nèi)側(cè)衛(wèi)星發(fā)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(huán)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(wèi)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(fā)射，預(yù)計2034年底抵達土衛(wèi)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(tǒng)中衛(wèi)星的演化以及環(huán)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(huán)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(jù)，表明海波利昂和土星的環(huán)是在土星形成之后形成的?！?/p>

據(jù)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(wèi)星像一個復雜的音樂鐘一樣旋轉(zhuǎn)和繞行，產(chǎn)生了多種節(jié)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(diào)諧，這表明可能發(fā)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(wèi)星負責形成環(huán)，但這種事件發(fā)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(wèi)星海伯利昂的變體更有可能發(fā)生。

“這有點像《CSI：土星》——我們有明確的證據(jù)表明發(fā)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(xù)說，卡西尼13年詳細測量與歷史數(shù)據(jù)相結(jié)合的諸多遺產(chǎn)之一是發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六的軌道膨脹速度遠超預(yù)期。