土星环可能是撕裂的月球残骸

一项计算机模拟的结果显示，土星的引力很可能从一颗泰坦大小的卫星上剥离了结冰的物质，形成了土星环。左图：8小时后剥离的材料。右图：25小时后剥离材料。在模拟中，月球的岩石核心最终与土星相撞。

一项新的研究表明，土星著名的光环是该行星很久以前撕裂的一颗巨大卫星的最后碎片。

科学家认为，大约45亿年前，一颗与土星最大的卫星泰坦差不多大的卫星可能盘旋进入这颗巨大的行星。研究表明，在它前进的过程中，土星强大的引力剥离了这颗注定要失败的卫星冰冷的外层，从而产生了这颗行星壮观的光环。

研究表明，在死亡中，这颗失去的月球可能给其他卫星带来了生命。在亿万年的时间里，大部分的环物质聚集在一起，形成了土星冰冷的内部卫星。

科罗拉多州博尔德市西南研究所的研究作者Robin Canup说：“这个模型表明，这些环是原始的，它们是由使泰坦成为土星唯一一颗大型卫星的相同过程形成的。这是对富含冰的内部卫星的唯一自洽解释。”

土星神秘的冰环

太阳系外的大部分物质由大致相等的岩石和冰组成。但土星环不同——它们90%到95%是水冰。Canup说，由于流星体多年来一直被灰尘和碎片污染，这些环在形成时实际上是纯水冰。

这使得它们的起源很难解释。一些领先的理论认为，当彗星撞上土星的一颗卫星时，或者当行星的引力将一颗偏离得太近的彗星拉开时，环就形成了。

但Canup表示，这样的事件可能会产生大量岩石和冰的环。

Canup告诉太空网：“其他理论很难解释最初的环本质上是纯冰。”“这是一篇非常不寻常的作文。”

但她补充道，很久以前，一颗泰坦大小的卫星被摧毁，这很好地解释了这一点。

美丽的死亡

Canup说，虽然土星今天只有一颗真正巨大的卫星——泰坦，但它可能曾经有过更多。毕竟，木星有四个。研究人员认为，在太阳系早期，有几颗泰坦大小的卫星围绕土星形成，但很快就盘旋进入土星并死亡。

在这项新的研究中，Canup使用数值模型表明，这些注定要失败的巨型卫星中的最后一颗很可能产生了土星环。

当这颗泰坦大小的卫星接近土星时，这颗行星的引力强烈地拉着它，剥离了月球冰冷的外层。这些碎片形成了土星环。另一方面，月球的岩石核心完好无损，最终撞向了地球。

“这个过程似乎很自然地选择了一个纯冰环，”Canup说。

这种剧烈的过程可能发生过多次，几颗不同的类似泰坦的卫星盘旋向内死亡。但随后的每一次事件都会破坏和摧毁之前的任何环系统，Canup说，所以我们今天看到的很可能是最后一颗大卫星土星的碎片被吞噬了。

一个大得多的戒指

一颗泰坦大小的卫星会抛出足够多的冰块，形成一个最初质量是我们今天看到的10到100倍的环形系统。但根据该理论，这些环会随着时间的推移而收缩。冰粒子会碰撞并四处移动，其中一些向内扩散，被土星吞噬。

其他冰块会向外扩散，在那里它们会开始粘在一起。最终，足够多的卫星会合并形成冰卫星，如特提斯、恩克拉多斯和Mimas，它们的质量与模型预测的一致。

Canup说，除了解释土星环和内部卫星的奇怪结冰外，该模型还具有描述作为巨行星形成和年轻的自然组成部分的事件的优势。

Canup说：“其他理论认为环是由一种随机事件形成的。”“这个模型减少了必须发生的事情的数量，我认为这使它更有可能发生。”

Canup于12月12日在《自然》杂志上在线报道了她的发现。

测试理论

几年后，科学家们应该有机会用一些硬数据来测试Canup的环模型。在计划于2017年执行的任务结束时，美国国家航空航天局的卡西尼号宇宙飞船目前正在环绕这颗环形行星的轨道上，计划直接飞越土星环。

Canup说，卡西尼号将进行详细的观测，使科学家能够更好地了解环的质量和年龄，以及流星体被碎片污染的速度。

这些信息应该有助于研究人员确定这些环是否真的是原始的，正如Canup的模型所表明的那样，它们可以追溯到45亿年前。

如果这个模型在钱上，观星者可以对很久以前一颗巨大的月球所做的牺牲表示赞赏。

Canup说：“我认为，意识到如此著名的环形系统可能是丢失卫星的最后一个幸存残骸，这是非常巧妙的。”