SETI研究所和普渡大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生火衛(wèi)二異常傾斜軌道的唯一方式是：火星在數(shù)十億年前有一個像土星一樣的光環(huán)。雖然我們太陽系中一些質(zhì)量較大行星有巨大的光環(huán)和無數(shù)大衛(wèi)星，但火星只有兩顆形狀畸形的小衛(wèi)星，火衛(wèi)一和火衛(wèi)二。雖然這些衛(wèi)星很小，但它們特殊的軌道，卻隱藏著關(guān)于它們過去的重要秘密。

很長一段時間以來，科學(xué)家們一直認(rèn)為火星的兩顆衛(wèi)星是在1877年被發(fā)現(xiàn)，它們是被捕獲的小行星。然而，由于兩顆火星衛(wèi)星的軌道幾乎與火星赤道處于同一平面，所以這些衛(wèi)星肯定是與火星同時形成。

但更小、更遠(yuǎn)的衛(wèi)星火衛(wèi)二的軌道傾斜了2度。主要作者、SETI研究所的研究科學(xué)家Matija?UK說：火衛(wèi)二的軌道與火星赤道并不完全一致，這一事實被認(rèn)為是不重要的，沒有人愿意試圖解釋這一點。

但是一旦我們有了一個大的新想法，用新的眼光看待它，火衛(wèi)二軌道傾斜揭示了它的大秘密。這一意義重大的新想法是由普渡大學(xué)教授、?UK的合著者大衛(wèi)·明頓和他當(dāng)時的研究生安德魯·赫塞爾布羅克于2017年提出。研究指出，火星的內(nèi)衛(wèi)星火衛(wèi)一正在降低高度，因為它的微小重力正在與火星相互作用。很快，用天文學(xué)術(shù)語來說，火衛(wèi)一的軌道將降得太低，火星的引力將把它拉開，形成一個環(huán)繞行星的環(huán)。

在數(shù)十億年的時間里，幾代火星衛(wèi)星被摧毀成環(huán)。每一次，光環(huán)都會產(chǎn)生一個新的、同時又更小的衛(wèi)星，再次重復(fù)這個周期。這一火星周期衛(wèi)星理論有一個關(guān)鍵因素，使火衛(wèi)二的傾斜成為可能：新生的衛(wèi)星會離開環(huán)狀結(jié)構(gòu)和火星。由于與火星的引力相互作用，它與火衛(wèi)一正在經(jīng)歷的向內(nèi)螺旋方向相反。一顆正在光環(huán)外向外遷移的衛(wèi)星，可能會遇到所謂的軌道共振，在這種共振中，火衛(wèi)二軌道周期是另一顆衛(wèi)星的三倍。

這些軌道共振是挑剔的，但可以預(yù)測它們相交的方向。可以斷定，只有向外移動的衛(wèi)星才可能強(qiáng)烈的影響火衛(wèi)二，這意味著火星上一定有一個環(huán)將內(nèi)月向外推。英國國家航空航天局(?UK)及其合作者推斷，這顆衛(wèi)星的質(zhì)量可能是火衛(wèi)一的20倍，可能是它在30多億年前存在的“祖父母”，隨后又出現(xiàn)了兩個環(huán)月周期，最新的一顆衛(wèi)星是火衛(wèi)二。從一個不起眼的衛(wèi)星軌道傾斜獲得的這種洞察，對我們理解火星及其衛(wèi)星有一些重要的影響。過去軌道共振的發(fā)現(xiàn)幾乎證實了火星周期環(huán)衛(wèi)理論。

這意味著在其歷史的大部分時間里，火星都有一個顯眼的光環(huán)。雖然火衛(wèi)二已有幾十億年歷史，但火衛(wèi)一相對于天文天體來說還很年輕，可能只形成于20億年前。隨著日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)計劃在2024年向火衛(wèi)一發(fā)射一艘航天器，從衛(wèi)星表面收集樣本并將其帶回地球，這些理論可能會在幾年內(nèi)接受一些嚴(yán)格的測試。英國國家航空航天局希望，這將給我們提供關(guān)于火星衛(wèi)星模糊不清過去的確切答案。

博科園｜研究/來自：SETI研究所

參考期刊《arXiv》

Cite: arXiv:2006.00645

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