土星环环境中卫星形成原因大揭秘

土星环简介

1610年，伽利略带着他的望远镜发现了土星环，成为了观察土星光环第一人。土星环是太阳系行星的行星环中最突出与明显的一个，环中有不计其数的小颗粒，其大小从微米到米都有，轨道成丛集的绕着土星运转。环中的颗粒主要成分都是水冰，还有一些尘埃和其它的化学物质。
 
        虽然环的反射能够增加土星的亮度，但从地球仅凭裸眼还是看不见环。
        土星拥有许多卫星，至目前为止所发现的卫星数已经有六十多个。34颗的直径小于10 公里，另外13颗的直径小于50 公里，只有7颗有足够的质量能够以自身的重力达到流体静力平衡。
        土星的卫星中的几颗存在于土星环环境中,大家都知道土星的潮汐力会引发卫星解体,那么这几颗卫星是怎么形成的?又是怎么生存下去的?像土卫十八和土卫十五这样奇怪形状的卫星究竟怎样形成呢?

 

洛希极限致卫星解体

当一个小卫星行进到距离一颗行星一定距离内时，行星产生的引潮力将撕裂这颗小天体，使其发生解体。这一距离天文学上称为“洛希极限”。土星光环大部分就位于洛希极限距离之内。
科学家们设想，当初在形成土星光环时，那些不幸误入土星洛希极限范围而被撕裂解体的小天体剩下了较坚固的内核部分。
 

土星环环境中卫星怎么形成

科学家称, 要在土星光环环境中形成具有我们目前所见到那么大小的卫星，只有一种可能性。那就是从具有较大质量的残留内核开始，表面逐渐累积松散的光环物质，于是慢慢变大，最终形成卫星。
通过这种方式，即使在非常靠近土星的位置上，同样可能形成一颗卫星。这样的结果便是产生出位于光环区的小卫星，其大小应当为其原始残留内核的两到三倍，外部包裹了一层疏松的冰质微粒。
去年在美国宇航局西南研究所进行的一项模拟研究显示，土星最初可能拥有数颗像土卫六(Titan)大小的卫星，但后来落入土星毁灭了。
        当时，由于土星施加的潮汐变形作用，这些大卫星产生大量地热，导致外表冰雪融化，岩石物质下沉入地下深处。并且由于强烈的引潮力，其表面物质不断遭到剥蚀，散入太空。
来自西南研究所行星科学董事会的罗宾卡耐普(Robin Canup)博士领导了这项研究，他说：“这项研究认为光环物质是原始的，它们和一些大卫星的毁灭几乎发生于同一时代。这就暗示，土星的光环，以及土星内侧，直到土卫三(Tethys)位置的一些卫星拥有相同的起源，标志着土卫六大小的几颗大卫星的最后岁月。”
 

土卫十八和土卫十五奇特外型

土卫十八(Pan)是土星最内侧的一颗卫星。它的轨道位于土星光环A环中的恩克环缝内。
 
        土卫十五（Atlas）是土星卫星中距其第二近的卫星。它是在1980年由R. Terrile从旅行者号传回的照片上发现的。土卫十五好像是一颗A光环的牧羊卫星。
美国宇航局卡西尼探测器拍摄到了这两颗卫星的近距离照片。上栏为土卫十五(Atlas)，下栏是土卫十八(Pan)。科学家们现在认为它们极可能是和光环同时形成的。土卫十八(Pan)和土卫十五(Atlas)的外形确实非常独特。
        那么，对于土卫十八和土卫十五的奇特外形又该如何理解呢?
科学家们猜测，答案就是吸积盘。这是宇宙中非常常见的现象，规模差异巨大。从行星吸积盘，到星系吸积盘。这个小内核也有自己的吸积盘，当这个吸积盘旋转时，离心力使中部的物质向外膨胀，并因此形成了一种蝶形的外观。
        法国巴黎第七大学的塞巴斯蒂安卡诺滋(Sebastien Charnoz)教授说：“我们的计算机模拟显示，当土星光环比较稀薄时，这种吸积过程将相当迅速，并沿着原始的土卫十八和土卫十五内核赤道形成吸积盘。”