等一會。為什么太陽系的衛(wèi)星都沒有環(huán)?

我們在太陽系中有很多奇怪的衛(wèi)星。我們有熱月寒冷的月亮.有一個月亮與液體和許多塵土飛揚的衛(wèi)星.一個行星有一個核桃月,另一個具有土豆月.

但在迄今為止發(fā)現的近 300 顆衛(wèi)星中,一個也沒有是一輪環(huán)狀的月亮。

這實際上很奇怪。

在太陽系的八顆行星中,有一半的行星圍繞著赤道運行。火星被認為曾經有過一枚戒指.一些矮行星有光環(huán)(盡管有時天文學家無法弄清楚).甚至一些小行星有環(huán).

那是在研究太陽系外的環(huán)狀衛(wèi)星的概念時——被稱為克羅諾莫——這個問題開始困擾智利阿道夫·伊巴涅斯大學的天體物理學家馬里奧·蘇塞爾奎亞 (Mario Sucerquia) 和他的同事。

“如果我們太陽系中的巨行星有光環(huán),如果半人馬(小行星木星的軌道)和跨海王星天體也有,為什么太陽系的衛(wèi)星沒有光環(huán)呢?Sucerquia 向 ScienceAlert 解釋道。

“考慮到其他地方的光環(huán)普遍存在,這種缺失似乎有悖常理,因此我們想探索是否有潛在的動力學原因阻止了光環(huán)的形成或衛(wèi)星周圍的長期穩(wěn)定性?!?/p>

JWST 獲得的環(huán)圖像天王星.(美國宇航局、歐洲航天局、CSA、STScI、J. DePasquale)

我們還沒有探測到太陽系外的衛(wèi)星,但 Sucerquia 和他的同事在 2021 年假設,如果有人在 2021 年有一個足夠大的環(huán)形系統(tǒng),可以想象,它可以遮擋掉足夠的星光來使自己知道。

但后來他們突然想到,我們從未真正見過帶環(huán)的月亮——這就揭示了它們不能存在。

好吧,如果你是一名天文學家,手頭有問題和模擬工具,那么只有一件事要做:制作宇宙系統(tǒng)的小模型,并研究當它們開始運動時會發(fā)生什么。

現在,有很多原材料可以在太陽系的不同衛(wèi)星周圍形成光環(huán)。有些布滿了彈坑;撞擊過程中噴出的灰塵可能會形成一個環(huán)。其他噴出蒸汽或氣體。所以沒問題。

期待月亮、它的宿主行星,可能還有其他衛(wèi)星可能太強大而無法安定,研究人員使用N 體模擬.

的 E 環(huán)土星,由冰月土衛(wèi)二噴出的材料制成,嵌入戒指中。(NASA/JPL/空間科學研究所)

“例如,土衛(wèi)二是土星的一顆衛(wèi)星,具有重要的地質活動,它從其南極地區(qū)的間歇泉中噴出水蒸氣、冰顆粒和氣體。而不是在周圍形成一個環(huán)月亮,由于與鄰近衛(wèi)星的強烈相互作用,這種物質被轉移到行星的軌道上,為土星的 E 環(huán)提供食物,“Sucerquia 解釋說。

“換句話說,雖然衛(wèi)星產生了部分制造光環(huán)的原材料,但周圍的環(huán)境確保更大的行星保留了它,從而防止了在衛(wèi)星本身周圍形成光環(huán)?!?/p>

迄今為止,NASA 統(tǒng)計293 顆衛(wèi)星圍繞行星運行在我們的太陽系中,其中大部分都伴隨著木星和土星。還有一些衛(wèi)星圍繞矮行星甚至小行星運行。

Sucerquia 和他的團隊設計了他們的模擬來模擬太陽系天體周圍可以發(fā)現的衛(wèi)星,從地球的一顆衛(wèi)星到 Juputer 和 Saturn 的較大衛(wèi)星,經過了一百萬年的進化。他們想研究這些天體的穩(wěn)定性、它們的引力環(huán)境、可能的環(huán)系統(tǒng)以及它們如何隨時間變化。

結果完全出乎研究人員的預期。

“我最初預計這些環(huán)是完全不穩(wěn)定的,這可以直接回答這個問題。然而,與我們的預期相反,我們發(fā)現這些結構在許多情況下都非常穩(wěn)定,“Sucerquia 說。

“事實上,我們之前在之前的一篇論文中已經證明,孤立的衛(wèi)星可以有穩(wěn)定的光環(huán),但我們沒有預料到,在惡劣的引力環(huán)境中,許多其他衛(wèi)星和行星干擾它們的光環(huán)時,衛(wèi)星仍然會保持穩(wěn)定。當我們意識到這些惡劣的環(huán)境并沒有摧毀光環(huán),而是通過創(chuàng)造類似于土星光環(huán)中觀察到的結構(如間隙和波浪)實際上賦予了它們極大的美麗時,就更令人驚訝了。

土星的衛(wèi)星土衛(wèi)八,具有獨特的赤道脊。(美國宇航局/噴氣推進實驗室-加州理工學院/空間科學研究所)

太陽系衛(wèi)星上有一些特征表明過去存在光環(huán)。模擬支持以下建議在土星的衛(wèi)星 Rhea 周圍發(fā)現的碎片可能是曾經的完整環(huán)系統(tǒng)的最后殘余。土星的衛(wèi)星土衛(wèi)八有一個赤道山脊,可能是墜落到的光環(huán)的殘骸月亮,就像土星環(huán)正在慢慢地落入這顆氣態(tài)巨行星.

這些發(fā)現表明,我們在太陽系中沒有看到月亮環(huán)的原因是因為我們沒有在正確的時間出現在正確的地點。研究人員說,來自太陽的輻射壓力、磁場、內部加熱和磁層等離子體都導致了曾經存在的任何月球環(huán)的消失。

“我相信我們在這方面可能有些不走運,因為我們在這些結構不再存在的時期開始觀察宇宙。在進行這項研究后,我確信這些環(huán)可能在過去存在,“Sucerquia 說。

這有點令人沮喪。但非常有道理。研究表明我們看到土星光環(huán)的唯一原因是因為我們在正確的時間出現在正確的地方。我們只看到我們出于同樣的原因所做的日食;月球正在遠離地球,隨著時間的推移,它太遠了,無法完全遮擋太陽。

光彩照人的(如果是暫時的)土星光環(huán)。(美國宇航局/噴氣推進實驗室-加州理工學院/空間科學研究所)

研究人員認為,包括更多參數(例如輻射壓力和磁場)的進一步模擬可以幫助我們更詳細地了解月亮環(huán)的缺失。Sucerquia 建議,我們還應該更仔細地研究這些衛(wèi)星,尋找過去有光環(huán)的證據,例如土衛(wèi)八的山脊。

與此同時,他和他的同事們正在擴大搜索范圍,尋找可能圍繞外星世界運行的環(huán)狀衛(wèi)星。

“我不禁想知道,其他衛(wèi)星有光環(huán)的世界居民可能會出現哪些神話和故事,”他告訴 ScienceAlert?!叭绻覀兊脑铝劣泄猸h(huán),我們自己的故事和文化會有多大不同?可能性是無窮無盡的。

該研究已被接受天文學與天體物理學,可在arXiv.

寶寶起名

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