土星，絢麗之環(huán)，被遺忘者

????土星（英文：Saturn，拉丁文：Saturnus，符號：?），是太陽系八大行星之一，到太陽的距離排在太陽系第六，名稱Saturn來自于羅馬神話中的農業(yè)之神薩圖恩。????

????土星是氣態(tài)巨行星，主要由氫組成，還有少量的氦與少量元素，內部的核心包括巖石和冰，外圍由數層金屬氫和氣體包覆著。雖然和木星有著極其相似的結構，但是由于它的尺寸和密度，導致其名氣沒有木星高。

????然而土星卻是太陽系最美麗的星球，其光環(huán)（99.99%冰組成）特別大而且明亮，能夠通過天文望遠鏡直接觀察到。但是其厚度很小，所以當其與公轉平面夾角為0時就能看到十分神奇的”環(huán)消失現(xiàn)象“。

土星的環(huán)和傾斜可能是失蹤的古月亮的產物

????一項新的研究表明，“grazing encounter”可能已經將古月球粉碎成碎片以形成土星環(huán)。

• 環(huán)的猜想——海王星作用 or 其它???

?土星環(huán)圍繞著行星的赤道旋轉，是一個致命的贈品，行星正在傾斜旋轉。帶狀的巨人相對于它繞太陽運行的平面以26.7度角旋轉。長期以來，天文學家一直懷疑這種傾斜來自與鄰近海王星的引力相互作用，因為土星的傾斜像旋轉的頂部一樣，與海王星軌道的速率幾乎相同。

????但麻省理工學院和其他地方的天文學家進行的一項新的建模研究發(fā)現(xiàn)，雖然這兩顆行星可能曾經同步過，但土星已經逃脫了海王星的拉力。

????????是什么導致了這種行星的重新排列？該團隊有一個經過精心測試的假設：古月球失蹤。在《科學》雜志上發(fā)表的一項研究中，該團隊提出，今天擁有83顆衛(wèi)星的土星曾經至少再有一顆衛(wèi)星名為Chrysalis。????

• 環(huán)的突變——“蠶蛹”破碎

但研究小組估計，大約1.6億年前，蠶蛹變得不穩(wěn)定，并且在一次放牧相遇中離它的星球太近了，將衛(wèi)星拉開了。月球的損失足以將土星從海王星的掌握中移除，并使其具有今天的傾斜度。

更重要的是，研究人員推測，雖然大多數蠶蛹破碎的身體可能對土星產生了影響，但其碎片的一小部分可能仍然懸浮在軌道上，最終分解成小冰塊，形成行星的標志性環(huán)。

????因此，這顆缺失的衛(wèi)星可以解釋兩個長期存在的謎團：土星現(xiàn)在的傾斜度和它的環(huán)的年齡，以前估計大約有1億年的歷史 - 比行星本身年輕得多。

“就像蝴蝶的蛹一樣，這顆衛(wèi)星長期處于休眠狀態(tài)，突然變得活躍起來，環(huán)出現(xiàn)了，”麻省理工學院行星科學教授，新研究的主要作者杰克智慧說。

• 研究突破——海王星共振與引力

????在2000年代初，科學家們提出了土星傾斜軸是土星與海王星陷入共振或引力聯(lián)系的結果。但是，美國宇航局的卡西尼號航天器進行的觀測，從2004年到2017年繞土星運行，給這個問題帶來了新的轉折?？茖W家發(fā)現(xiàn)，土星最大的衛(wèi)星土衛(wèi)六正在以比預期更快的速度從土星遷移出去，速度約為每年11厘米。土衛(wèi)六的快速遷移及其引力使科學家得出結論，月球可能是導致土星傾斜并使土星與海王星共振的原因。

“但這種解釋取決于一個主要的未知數：土星的慣性矩，即質量在行星內部的分布方式。土星的傾斜可能表現(xiàn)不同，這取決于物質是更集中在其核心還是朝向表面。為了在這個問題上取得進展，我們必須確定土星的慣性矩，”Wisdom說。

• 丟失的元素——古月“Chrysalis”消失不見

????在他們的新研究中，Wisdom和他的同事們希望利用卡西尼號在“大結局”中的最后一些觀測結果來確定土星的慣性矩，這是任務的一個階段，在此期間，航天器進行了一次非常接近的方法，以精確地繪制整個行星周圍的引力場。引力場可以用來確定行星中質量的分布。

????Wisdom和他的同事們模擬了土星的內部，并確定了與卡西尼號觀測到的引力場相匹配的質量分布。令人驚訝的是，他們發(fā)現(xiàn)這個新發(fā)現(xiàn)的慣性時刻將土星放在靠近，但正好與海王星共振之外——這些行星可能曾經同步過，但現(xiàn)在已經不同步了。

????因此，研究人員重新檢查了描述行星進動的數學方程，這就是行星的自轉軸如何隨時間變化。這個等式中的一個項有來自所有衛(wèi)星的貢獻。該團隊推斷，如果從這一總額中移除一顆衛(wèi)星，它可能會影響地球的進動。

• 古月猜想——到底成立否？

問題是，這顆衛(wèi)星必須有多大，它必須經歷什么動力學才能將土星從海王星的共振中帶走？

Wisdom和他的同事們進行了模擬，以確定衛(wèi)星的性質，例如它的質量和軌道半徑，以及將土星從共振中擊出所需的軌道動力學。

他們的結論是，土星目前的傾斜是與海王星共振的結果，并且衛(wèi)星Chrysalis的丟失，其大小約為土星的第三大衛(wèi)星Iapetus的大小，使它逃脫了共振。

在2億到1億年前的某個時候，蠶蛹進入了一個混沌的軌道帶，經歷了與Iapetus和土衛(wèi)六的多次近距離接觸，最終在一次掠掠中與土星過于接近，將衛(wèi)星撕成碎片，留下一小部分作為碎片散落的環(huán)環(huán)繞地球。

他們發(fā)現(xiàn)，蠶蛹的丟失解釋了土星的進動，以及它現(xiàn)在的傾斜，以及土星環(huán)的晚期形成。

“這是一個非常好的故事，但就像任何其他結果一樣，它必須由其他人來檢查，”Wisdom說?！暗坪踹@顆丟失的衛(wèi)星只是一個蠶蛹，等待著它的不穩(wěn)定性。