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就像我們的月球每年離地球的距離稍微遠一點一樣，其他的衛(wèi)星也在和它們的主行星做著同樣的事情。當(dāng)衛(wèi)星繞軌道運行時，它的引力會牽扯住行星，造成行星暫時的隆起。

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比水星還要大的巨大衛(wèi)星土衛(wèi)六環(huán)繞土星運行，土衛(wèi)六下面是土星光環(huán)投下的陰影。2012年5月6日，美國宇航局的卡西尼號飛船拍攝了6張照片，這張自然色彩的照片是由它們組合而成的。

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隨著時間的推移，隆起和下陷所產(chǎn)生的能量從行星轉(zhuǎn)移到衛(wèi)星，將其推得越來越遠。我們的月球每年漂離地球1.5英寸(3.8厘米)。

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科學(xué)家們認為他們知道了巨大的衛(wèi)星土衛(wèi)六遠離土星的速度，但是他們有了一個驚人的發(fā)現(xiàn):利用美國宇航局的卡西尼號飛船的數(shù)據(jù)，他們發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)六漂移的速度比之前所知的要快100倍——大約每年4英寸(11厘米)。

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土衛(wèi)六“泰坦”

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這些發(fā)現(xiàn)可能有助于解決一個古老的問題。雖然科學(xué)家們知道土星形成于46億年前的太陽系初期，但對于土星環(huán)和土星的80多個衛(wèi)星系統(tǒng)是何時形成的仍有更多的不確定性。土衛(wèi)六目前距離土星75.9萬英里(120萬公里)，修正后的漂移速度表明，這顆衛(wèi)星一開始離土星更近，這意味著整個系統(tǒng)擴張的速度比之前認為的要快。

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“這一結(jié)果為土星系統(tǒng)的年齡以及它的衛(wèi)星是如何形成的這一備受爭議的問題帶來了一個重要的新謎團，”瓦列里?萊內(nèi)說，他是這項研究的第一作者，發(fā)表在《自然天文學(xué)》上。在加入巴黎文理研究大學(xué)的巴黎天文臺之前，他作為一名科學(xué)家在南加州的美國宇航局噴氣推進實驗室進行了這項研究。

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土衛(wèi)六漂移速率的發(fā)現(xiàn)也為一個新的理論提供了重要的證實，這個理論解釋并預(yù)測了行星如何影響其衛(wèi)星的軌道。

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在過去的50年里，科學(xué)家們用同樣的公式來估計月球離開地球的速度，這個速度也可以用來確定月球的年齡。這些公式和它們所依據(jù)的經(jīng)典理論適用于整個太陽系大大小小的衛(wèi)星。該理論假設(shè)，在像土星這樣擁有數(shù)十顆衛(wèi)星的系統(tǒng)中，像土衛(wèi)六這樣的外衛(wèi)星向外移動的速度比靠近的衛(wèi)星要慢，因為它們離主行星的引力更遠。

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土星及其部分衛(wèi)星

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四年前，現(xiàn)在任職于加州理工學(xué)院的理論天體物理學(xué)家吉姆·富勒發(fā)表了一項研究，推翻了那些理論。富勒的理論預(yù)測，外衛(wèi)星能以與內(nèi)衛(wèi)星相似的速度向外遷移，因為它們被鎖定在一種不同的軌道模式中，這種模式與行星特定的擺動有關(guān)，并使它們向外遷移。

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“新的測量暗示這類行星和衛(wèi)星的相互作用可以比之前預(yù)期的更加突出,可以適用于許多系統(tǒng),如其他行星的衛(wèi)星系統(tǒng),系外行星,太陽系以外,甚至雙星系統(tǒng)中。”富勒說,他就是這篇論文的合著者。

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為了得到他們的結(jié)果，作者們在卡西尼號圖片的背景中繪制了恒星并追蹤了土衛(wèi)六的位置。為了證實他們的發(fā)現(xiàn)，他們將這些數(shù)據(jù)與卡西尼號收集的一個獨立數(shù)據(jù)集進行了比較。在2006年至2016年的10次近距離飛越中，該航天器向地球發(fā)送了無線電波，科學(xué)家們研究了信號的頻率是如何因與周圍環(huán)境的相互作用而改變的，以估計土衛(wèi)六的軌道是如何演變的。

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“通過使用兩個完全不同的數(shù)據(jù)集，我們得到了完全一致的結(jié)果，同時也與吉姆?富勒的理論一致，即泰坦的漂移速度要快得多，”意大利博洛尼亞大學(xué)的合著者保羅?托爾托拉說。托爾托拉是卡西尼號無線電科學(xué)小組的成員，并在意大利航天局的支持下從事這項研究。

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由噴氣推進實驗室管理的“卡西尼號”是一個軌道飛行器，在其耗盡燃料之前對土星進行了13年的觀測?？ㄎ髂嵊?017年9月將探測器送入土星大氣層，部分原因是為了保護其衛(wèi)星土衛(wèi)二，卡西尼發(fā)現(xiàn)土衛(wèi)二可能具備適合生命生存的條件。

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卡西尼-惠更斯任務(wù)是美國宇航局、歐洲航天局和意大利航天局的合作項目。噴氣推進實驗室是位于帕薩迪納市的加州理工學(xué)院的一個分部，由位于華盛頓的NASA科學(xué)任務(wù)理事會管理這項任務(wù)，噴氣推進實驗室設(shè)計、開發(fā)和組裝了卡西尼號軌道飛行器。

作者: Tony Greicius

FY: Tycho

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