土星壯觀的「環」如何形成？

探馬

土星壯觀的「環」如何形成？最新研究找到答案：一顆名為「蝶蛹」的衛星粉身碎骨！
閻紀宇

太陽系八大行星中，土星並非最大，也非最亮，但卻最引人遐思，因為它擁有壯觀的「環」。多年來，天文學家對於土星環如何形成、何時形成爭議不休，但一項根據新近觀測資料的研究宣稱拍板定案：土星環來自一顆「失落的衛星」，在1億6000萬年前形成！

                               
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土星壯觀的「環」如何形成？最新研究找到答案：一顆名為「蝶蛹」的衛星粉身碎骨！© 由 風傳媒 提供

新研究發表在美國權威期刊《科學》（Science），試圖解決伽利略（Galileo Galilei）1610年首度觀測到土星環以來的謎團。研究作者認為，距今大約1億6000萬年前，土星的一顆衛星「蝶蛹（Chrysalis）」被「土衛六（Titan，土星最大的衛星）」或「土衛八（Iapetus）」撞離運轉軌道，落向土星表面，慘遭土星的重力場（潮汐力）粉身碎骨，殘骸從此繞行土星，並逐漸被擠壓為扁平的碟狀構造。

新研究第一作者、美國麻省理工學院（MIT）行星科學教授韋斯頓（Jack Wisdom）形容：「就像蝴蝶的蛹，這顆衛星長期休眠，突然醒來，土星環因此出現。」

                               
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土星環（NASA）© 由 風傳媒 提供



土星環（NASA）

據《華爾街日報》（WSJ）報導，多年來天文學界的主流意見相信，土星環形成於40多億年前，剛誕生的土星以重力場擄獲、粉碎行經的彗星或小行星。但美國航太總署（NASA）卡西尼號（Cassini）太空船的觀測資料顯示，土星環的年齡遠比「40億歲」年輕。

韋斯頓的團隊從研究土星特異的轉軸傾角（obliquity，行星的自轉軸相對於軌道平面的傾斜角度）出發，進一步分析土星與海王星的重力場共振關係，從而得出「失落的衛星假說（missing-moon scenario）」：土星有一顆衛星在距今1億至2億年前消失，導致土星與海王星停止共振，形成今日的土星環。

不過NASA的行星科學家李索爾（Jack Lissauer）對新假說持保留態度，認為其中涉及一系列天體事件，相當複雜且難以驗證。美國西南研究院（SwRI）與康乃爾大學（Cornell University）的行星動力學家唐斯（Luke Dones）與艾爾穆塔米德（Maryame El Moutamid）也有類似看法。

                               
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土星環（NASA）© 由 風傳媒 提供



土星環（NASA）

今日的土星環是由數以萬計稀薄的小環和空隙構成的複雜結構體，直徑約27萬公里，但最扁平處的厚度只有10公尺；其主要成分是水冰，還有一些塵埃與其他化學物質。土星之外，木星、天王星與海王星也都有環，但遠不如土星壯觀。

不過可惜的是，受到太陽輻射與土星重力的雙重影響，科學家估計再過不到1億年時間，土星環就會完全消失，除非，又有一顆衛星粉身碎骨，化為星環。

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