土星环可能是两颗卫星相撞的残余物

土星环可能是两颗卫星相撞的残余物最近发表的一项研究表明,土星环是在几亿年前两颗冰卫星相撞后形成的。其他证据表明,土星的轨道尘埃和一些卫星并不是与土星和太阳系的其他部分同时出现的。高分辨率平滑粒子流体力学模拟(下图动画)支持这样一种可能性,即在不到十亿年前,两颗类似于狄奥和雷亚的冰卫星相互撞击。所产生的大部分碎片都沉降在土星的罗切极限内--超过这个点,重力就会把任何类似卫星的质量磨成一个环。此外,漂移在罗切极限之外的碎片也可能凝聚成土星目前的卫星系统。2017年结束的卡西尼号任务对土星及其卫星的观测加强了这一理论,有证据表明土星环和卫星非常年轻。土星环不断接收来自微流星体轰击的外来物质。然而,从积累的数量来看,这种活动比土星和太阳系其他大部分行星在45亿年前形成的时间还要晚。此外,星环的质量正在不断下降,最终会随着颗粒漂移到气体巨行星的大气层中而消失。目前的损失速度表明,它不可能存在超过几亿年。此外,卫星的潮汐特性和瑞亚的轨道倾角表明,它们是最近才形成目前的形态的。新发现与之前关于土星环和卫星的理论相冲突,之前的理论认为土星环和卫星与太阳系其他部分一样古老。较早的模型提出,早期的卫星或彗星可能是在38亿至41亿年前太阳系混乱的早期发生碰撞或分裂的,当时剧烈的撞击更为常见。另一种最新的形成假说认为,在大约一亿年前,在土卫六和木卫二之间运行的一颗木卫二大小的卫星落入了土星的罗切极限,但这还需要更多的测量。关于土星卫星的另一个有趣发现是,根据最近多个任务的数据分析,它们正在加热土星的大气层。这一证据可以帮助天文学家找到太阳系外的环状行星。对"卡西尼号"数据的进一步分析表明,土星卫星"恩克拉多斯"含有生命所需的全部六种成分。这项研究标志着科学家首次在地球之外探测到磷。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387727.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1387727.htm

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土星环的起源:恐龙时代冰月之间的大规模碰撞?超级计算机模拟显示,土星环可能起源于恐龙时代两颗冰卫星之间的大规模碰撞。美国国家航空航天局(NASA)的合作研究利用DiRAC超级计算设施模拟了潜在的卫星碰撞,结果表明,各种情况都可能将适量的冰分散到土星的罗切极限,从而形成独特的土星环。虽然还有许多问题,包括土星卫星上是否可能存在生命,但这项研究为了解土星系统开辟了新的途径。资料来源:美国国家航空航天局/达勒姆大学/格拉斯哥大学/雅各布-凯格瑞丝/路易斯-特奥多罗在一个晴朗的夜晚,只要有一架像样的业余望远镜,从地球表面就能看到土星及其一系列引人注目的星环。但是这些星环是怎么形成的呢?土星及其卫星是美国宇航局希望寻找生命的潜在地点之一,它们又能告诉我们什么呢?一系列新的超级计算机模拟为星环的起源之谜提供了答案--其中涉及到一次巨大的碰撞,当时恐龙还在地球上游荡。根据美国国家航空航天局(NASA)及其合作伙伴9月27日发表在《天体物理学杂志》上的最新研究,土星环可能是由几亿年前两颗冰卫星碰撞破碎后的碎片演变而来的。最终没有进入土星环的碎片也可能促成了土星现今一些卫星的形成。位于加利福尼亚硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的科学家雅各布-凯格瑞斯(JacobKegerreis)说:"我们对土星系统还有很多不了解的地方,包括它的卫星所处的环境可能适合生命存在。因此,利用这样的大型模拟来详细探索它们是如何进化的,是一件令人兴奋的事情。"美国国家航空航天局和达勒姆大学的新模拟提出了土星环和冰卫星的起源理论--它们可能是在围绕这颗气体巨行星运行的两颗卫星发生大规模碰撞后形成的。这项研究中使用的模拟是研究土星环和潜在宜居冰卫星形成的最详细的模拟。资料来源:NASA/JacobKegerreis/LuísTeodoro高分辨率模拟和新见解美国国家航空航天局(NASA)的卡西尼号任务帮助科学家们了解了土星环(从天文学角度来说)有多年轻,可能还包括土星的一些卫星。这些知识为我们提出了关于它们是如何形成的新问题。为了了解更多信息,研究小组求助于英国杜伦大学的分布式高级计算研究(DiRAC)超级计算设施。他们模拟了前兆卫星之间不同碰撞可能发生的情况。这些模拟的分辨率比以前的此类研究高出100多倍,使用的是开源模拟代码SWIFT,让科学家们对土星系统的历史有了最深入的了解。土星环现在离土星很近,处于所谓的罗氏极限(Rochelimit)范围内--在这个最远的轨道上,行星的引力强大到足以瓦解离土星更近的较大的岩石或冰体。在更远的轨道上运行的物质可能会聚集在一起形成卫星。艺术家描绘的美国宇航局卡西尼号在2017年的"压轴大戏"中,飞船在土星及其光环之间俯冲多次,然后故意撞入土星大气层。图片来源:NASA/JPL-Caltech冰和碰撞动力学的作用通过模拟近200个不同版本的撞击,研究小组发现,各种撞击情况都可能将适量的冰分散到土星的罗氏极限,在那里沉积成环。虽然其他的解释无法说明为什么土星环中几乎没有岩石--它们几乎完全是由大块的冰构成的--但这种碰撞可以解释这一点。杜伦大学物理系/计算宇宙学研究所副教授文森特-埃克(VincentEke)是这篇论文的共同作者之一。他认为,当冰原卫星相互撞击时,相撞天体核心中的岩石分散程度低于上覆的冰。冰和岩石碎片也会撞击到系统中的其他卫星,可能会造成一连串的碰撞。这种倍增效应可能会破坏环外的任何其他前身卫星,而今天的卫星可能就是从这些卫星中形成的。电脑模拟土星轨道上两颗冰卫星撞击的静态图片。碰撞喷射出的碎片可能演变成土星标志性的、非常年轻的星环。模拟使用了3000多万个粒子,这些粒子按其冰或岩石材料着色,使用开源的SWIFT模拟代码运行。资料来源:美国国家航空航天局/达勒姆大学/格拉斯哥大学/雅各布-凯格瑞丝/路易斯-特奥多罗引力影响和未来调查是什么促使这些事件发生的呢?土星的两颗前卫星可能是被太阳引力通常很小的影响"累加"推向碰撞,从而破坏了它们围绕土星的轨道的稳定性。在正确的轨道配置中,来自太阳的额外引力会产生滚雪球效应-"共振"-拉长和倾斜这两颗卫星通常呈圆形的平坦轨道,直到它们的轨道相交,从而导致高速撞击。如今,土卫五的轨道就在卫星会遇到这种共振的地方之外。与地球的月球一样,土星的卫星也会随着时间的推移从土星向外迁移。因此,如果瑞亚是一颗古老的卫星,那么它在不久前就会越过共振点。然而,土卫五的轨道非常圆且扁平。这表明它并没有经历共振的不稳定影响,而是最近才形成的。新的研究与土星环形成于近期的证据相吻合,但仍有很大的疑问。如果土星的冰卫星中至少有一些也是年轻的,那么这对土卫二等世界表面下的海洋中可能存在的生命意味着什么?我们能否揭开从撞击前的行星原始系统到现在的全部故事?以这项工作为基础的未来研究将帮助我们进一步了解这颗迷人的行星和围绕它运行的冰雪世界。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1387117.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1387117.htm

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