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卫星起源于行星环

时间:2022-02-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:而最新的研究表明,如果想从头弄出一个卫星来,就必须先创造出带有行星环的行星。通过理论建模,法国尼斯-索菲娅·安蒂波利斯大学的奥雷利安·克里达和巴黎狄德罗大学的塞巴斯蒂安·沙尔诺发现,卫星的形成过程开始于行星环的边缘。在那里,卫星逐渐形成,并且在形成的过程中不会由于行星的引力而破碎。这个新的假说似乎能够解释,土星、天王星和海王星的普通卫星的一个关键共同点,即离母行星较远的卫星总是比较近的卫星质量大。
卫星起源于行星环_极简宇宙新知

撰文|约翰·马特森(John Matson)

翻译|王栋


太阳系中的卫星,或许是由很久以前围绕在行星周围的小碎块结合而形成的。


卡尔·萨根曾说过:“如果想从头做一个苹果派,第一步先得创造出宇宙。”而最新的研究表明,如果想从头弄出一个卫星来,就必须先创造出带有行星环的行星。(当然第一步还是得先创造出宇宙。)

法国天文学家最近得出一个结论:地球的卫星——月球,以及其他行星的众多普通卫星(指离母行星较近,位于近赤道轨道的那些卫星),可能是从很久以前的行星环系统(就像现在仍环绕着土星的环)中逐渐演化而来,而并非通常所认为的,卫星是在行星形成过程中,和行星几乎同步一次性形成的。研究人员在2012年11月的《科学》杂志上公布了这一发现。

通过理论建模,法国尼斯-索菲娅·安蒂波利斯大学的奥雷利安·克里达(Aurélien Crida)和巴黎狄德罗大学的塞巴斯蒂安·沙尔诺(Sébastien Charnoz)发现,卫星的形成过程开始于行星环的边缘。在那里,卫星逐渐形成,并且在形成的过程中不会由于行星的引力而破碎。在向外飘移之前,许多小的卫星团块已经由环中物质聚合而成了。这些小团块在环系统中越来越多,相互碰撞结合,形成体积更大的团块。在旋转着远离行星向外运动的过程中,它们就可能逐渐进一步彼此结合,最终形成卫星。

这个新的假说似乎能够解释,土星、天王星海王星的普通卫星的一个关键共同点,即离母行星较远的卫星总是比较近的卫星质量大。就像一个雪球沿山坡滚下一样,在远离行星及其行星环的过程中,处于合并状态的卫星团块会吸收、结合更多的物质,变得越来越大。最终,一个有着完美秩序的卫星系统将会形成:较小的卫星由较少的小卫星团块聚合形成,位于内层轨道;大卫星则由大量小卫星团块组成,处于更远的外层轨道。

行星科学家通常接受的观点是,地球形成早期曾有过一次剧烈的天体碰撞。在这次碰撞中巨量的物质云被抛射到了宇宙中,最终形成了我们的月球。而在克里达和沙尔诺的观点里,这些抛射出的物质最初平铺成绕地球的一个行星环,接着它才扩散开来并逐渐聚合形成月球。

这个新设想也有瑕疵。例如,如果天王星和海王星也曾具有类似土星那样复杂而巨大的环系统,那这些环系统现在到哪里去了?“我们想出了一些解释,但它们都还没有足够的说服力,”克里达说,“但我相信,我们能找到解释这些行星环消失的原因,揭开这一谜题的铁证仍将是卫星。”

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土星环

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