土星|土星最大的卫星飘离土星的速度比我们想的要快
新研究表明 ， 土卫六正以比之前科学家预测快100倍的速度迁离其宿主行星 。这一发现动摇了我们对土星及其自然卫星起源的理解 。
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图解：土卫六与土星 。 图源: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
根据发表在《自然》杂志上的新文章 ， 太阳系中唯一有大气层的卫星土卫六 ， 正以每年11厘米的速度远离土星 。在从前 ， 科学家们估算的数值只有每年0.1厘米 ， 比新的估计慢约100倍 。
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在巨大的空间中 ， 如此微小的迁移速度似乎微不足道 ， 但就像地球上缓慢变化的板块一样 ， 在很长的时间尺度下将会造成非常大的不同 。对于土卫六而言 ， 这意味着科学家需要对其天体物理学的历史以及整个土星系统本身重新考量 。此外 ， 更新后的估算值正在验证与这种确切现象有关的新理论：行星卫星向外迁移 。 论 。
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图解：卡西尼号所拍摄的土卫六影像 。 图源：NASA/JPL/Space Science Institute - NASA planetary photojournal NASA planetary photojournal, PIA06141
具有足够质量的卫星可以在其宿主行星上施加较小的引力 ， 从而造成暂时的凸起 。这些不断的潮起潮落 ， 扭曲了地球的引力场 ， 使卫星沿着其轨道方向被推离其母行星 。 发生在土卫六身上的就是这种情况 ， 我们的月球也在以每年3.8厘米的速度缓慢地偏离地球 。但是不用担心 ，我们不会失去月球的 ， 因为月球的逃逸速度是如此之慢 ， 以至于我们的太阳会在此之前摧毁地球和月球 。
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在卡西尼号完成它13年的任务之后 ， 我们终于可以从其采集的数据中计算出新的预测 。 通过使用天体测量学 ， 这使得我们能够随着时间的推移准确地追踪卡西尼号的位置 ， 包括它与泰坦的接近程度 。另一项技术称为辐射测量法 ， 它可以测量受到土卫六引力影响下飞船的速度 。利用这两种独立技术的数据 ， 研究人员对泰坦的向外飘离率得出了相同的预测值 。
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新的预测值也同时引起了关于土星及其卫星起源时间的讨论 。 土星大约在46亿年前（在太阳系发展的早期阶段）就已经存在 ， 但是人们对其小行星环和80多个卫星的起源知之甚少 。
土卫六目前距离土星120万公里 ， 但是当采用新的漂移率计算时 ， 这就意味着土卫六在诞生在距土星非常近的地方 。 根据这些发现 ， 整个土星系统必须比传统上认为的扩张得更快 。
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该研究的主要作者瓦莱里·莱尼（Valery Lainey）在NASA的新闻稿中解释说：“这一结果为有关土星系统年龄及其卫星的形成问题的激烈辩论带来了一个新的谜题 。 ” 莱尼现在在PSL大学的巴黎天文台工作 ， 但是他在美国加利福尼亚州南部的NASA喷气推进实验室进行了这项研究 。
这篇新论文还验证了四年前理论物理学家吉姆·富勒（Jim Fuller）提出的一种理论 ， 他是该论文的合著者 ， 也是加州理工学院的天体物理学家 。与传统理论不同 ， 传统理论认为由于重力的影响 ， 靠外卫星的漂移速度较慢 ， 富勒的理论认为靠外卫星可能被锁定在一种特殊的轨道模式中 ， 如加州理工学院的新闻稿所述：
他的理论指出 ， 土卫六以特定频率的重力挤压土星 ， 从而使土星剧烈振荡 ， 就好像在正确的位置推一个正在荡秋千的人会使他荡的越来越高 。这种潮汐力过程称为共振锁定 。富勒（Fuller）提出 ， 土星的高振幅振荡会耗散大量能量 ， 这反过来又会导致土卫六以比之前预测更快的速度迁离土星 。
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新的计算与这个想法非常吻合 ， 因为富勒的模型与卡西尼数据所做的计算完全契合 。 更加令人兴奋的是 ， 富勒的模型可以应用于不同类型的天体系统 ， 包括双星系统和系外行星系统 。
上周 ， 另一种完全不同的卫星登上了新闻 ， 科学家发现了进一步的证据 ， 证明火卫一陷入了一种死亡和重生的循环中 ， 这也就是有时在火星周围会形成环结构的原因 。
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