海衛一摧毀了海王星的多顆衛星,這是名副其實的「星球大戰」

海衛一摧毀了海王星的多顆衛星,這是名副其實的“星球大戰”

圖注:站在海衛一上看海王星,直徑2700公里的海衛一算是一個體積較大的衛星,而海衛一的身世很可能是一顆流浪的天體,是海王星捕獲來的衛星。

川陀太空(Everett)根據過去幾十年對太陽系多顆衛星的研究成果,科學家發現海王星的衛星有點特別,海衛一的存在似乎是個BUG。我們知道木星的衛星最多,其中69顆已被確定和命名,土星衛星(其中62顆已被確定和命名)和天王星衛星(27顆已被確定和命名)。這三種情況下,圍繞三顆氣體巨行星運轉的衛星都具有低傾角,朝向相同的運行軌道。但是,天文學家發現海王星系統出現了完全不同的情況。與其他氣體巨行星相比,海王星擁有的衛星數量要少得多,而且衛星系統的主要質量都集中在一顆被認為是海王星捕獲來的衛星(即海衛一,Triton)上。根據以色列魏茲曼科學研究所和美國科羅拉多州博爾德西南研究所最新發現,海王星曾經可能擁有規模更大的衛星系統,而海衛一的到來可能破壞了原來的系統。

這項研究最近在《天體物理學雜誌》上發表了題為“海衛一演化與海王星原始衛星系統”的論文。該研究團隊成員包括來自魏茲曼研究所的天體物理學家,地球物理學家Raluca Rufu和SwRI副所長Robin M. Canup。

海衛一摧毀了海王星的多顆衛星,這是名副其實的“星球大戰”

圖注:海衛一的表面也是巖質的

天體物理學家研究了原始的海王星系統模型,以及海衛一的到來對該系統的改變。多年來,天文學家一直認為海衛一是一顆從柯伊伯帶脫離的矮行星,並被海王星的重力所俘獲。這是基於它的逆向運行和高度傾斜的軌道(與海王星赤道傾角為156.885°),這與目前的氣體巨行星及其衛星組成模式相矛盾。這些模型表明,巨行星由氣體聚集而成,而他們的衛星則由周圍的碎片盤組成。

其他氣體巨行星都一樣,它們的衛星中最大的衛星運行方向相同,都擁有正常的運轉軌道,與其行星的赤道傾角都比較小(通常小於1°)。

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在這方面,海衛一被認為曾經是由兩顆外海王星天體(TNOs)組成的雙小行星的一部分。當雙小行星經過海王星時,海衛一可能被海王星重力俘獲,並逐漸進入目前的運行軌道。正如Rufu博士和Canup博士在研究中所指出的,這顆大質量衛星的到來可能對海王星系統造成較大的破壞,並影響其演變。這包括探索海衛一和海王星原始衛星之間的相互作用(如分散和碰撞)如何改變海衛一的軌道和質量,以及整個系統。

天體物理學家評估了原始衛星之間的碰撞是否具有足夠的破壞性,以創造一個碎片盤,從而加速海衛一環化,或者海衛一是否會首先受到擾亂。我們試圖從現在的海王星系統結構中尋找原始衛星系統。為了測試海王星系統如何演化,他們設計了不同的原始衛星系統模型。

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其中包括與現在的天王星系統相同的行星系統,由與天王星最大的衛星,Ariel,Umbriel,Titania和Oberon質量比例相似,運行方向相同的衛星以及一顆質量偏大或偏小的衛星組成。然後,他們進行了模擬實驗,確定Triton的到來將如何改變這些系統。

這些模擬實驗都基於破壞比例定律,考慮了海衛一和其他衛星之間發生碰撞和不碰撞對該系統中物質重新分配的影響。在進行了200次模擬實驗之後,研究人員發現,一個擁有與目前天王星系統(或更小)質量比率相似的行星系統最有可能形成現在的海王星系統。天體物理學家發現,擁有與天王星系統或更小的系統質量比率相似的原始衛星系統最有可能形成現在的海王星系統,而更大質量的衛星系統形成現在海王星系統結構的可能性則很小。

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研究人員還發現,海衛一與早期衛星系統的相互作用也可以為其原始軌道如何快速減小從而維持其他不規則小衛星的軌道提供一個可能的解釋。否則,這些類似於海衛二的天體可能會被甩出自己的軌道,而海衛一則因為其與海王星之間的潮汐力而進入現在的軌道。[一點資訊獨家,出品:川陀太空]


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