巨大的卫星碰撞可能产生了土星标志性的光环

一项新的研究表明，两颗可能曾经绕土星运行的古老冰卫星之间的碰撞可能产生了土星标志性的光环系统。

土星可能是太阳系中最引人注目的行星，但它也可能是最令人难以置信的行星之一。这颗气态巨行星被一系列七个同心环包围，并由 245 个卫星组成的大军围绕其运行。

一项新的研究可能找到了土星之谜之一——土星环的起源的答案。这项研究基于数十次计算机模拟，使用了美国航空航天局（NASA）西尼号任务收集的数据，该任务在 2004 年至 2017 年间绕土星运行了 13 年。探测器发现，构成土星环的物质由伽利略·伽利雷于 1610 年首次观测到，由冰组成。碎片非常原始且未受灰尘污染。卡西尼号的发现表明，标志性的土星环一定相当年轻，只有几百万年的历史，而且在太阳系 45 亿年历史的大部分时间里，标志性的土星看起来要平淡得多。

这项新研究背后的研究人员是由 NASA 和英国杜伦大学的专家组成的团队，他们推测这些环可能是由两颗古老的冰卫星最近发生的碰撞形成的。他们使用强大的超级计算机模拟了近 200 个此类碰撞场景。

结果表明，两颗卫星之间的碰撞可以解释这些环的存在，这两个卫星的大小与土星当前的卫星土卫六和土卫五（直径分别相当于地球卫星直径的三分之一和略低于一半）。

“我们测试了土星环最近形成的假设，发现冰卫星的撞击能够将足够的物质发送到土星附近，形成我们现在看到的环，”物理系副教授文森特·埃克（Vincent Eke） /杜伦大学计算宇宙学研究所在一份声明中表示。

尽管土星环几乎完全由冰构成，但科学家认为土星的冰卫星具有岩石核心。模拟证实，冰碎片和岩石碎片在碰撞后会以不同的方式分散，使岩石合并成新卫星，而冰会分散在靠近土星表面的轨道上。

环只能在罗希极限内的天体周围形成，在罗希极限内，绕轨道运行的物质的引力弱于其绕轨道运行的天体的潮汐力。

模拟显示，许多假设的碰撞会将大量冰注入较低高度，而岩石会在较高轨道上聚集在一起。

埃克说：“这种情况自然会导致富含冰的环，因为当祖卫星相互碰撞时，碰撞体核心的岩石分散得比上面的冰要小。”

土星被冰覆盖的卫星引起了科学家的极大兴趣，因为其中一些卫星，例如微小的土卫二，可能拥有适合生命出现的条件。关于土星及其过去，科学家们还有很多不了解的地方，这项研究的结果只是破解土星之谜的一小步。

该研究发表在 9 月 27 日的《天体物理学杂志》上。