本文轉自：新華社

新華社北京9月21日電（記者張瑩）土星是太陽系第二大行星，它以相對於軌道平面成26。7度的傾斜角度自轉，主要由水冰小顆粒組成的土星環是它的標誌性特徵之一。長久以來，科學界對土星自轉軸傾角和土星環的成因未有定論。美國《科學》雜誌近日發表的一項建模研究認為，土星自轉軸傾角和土星環的形成可能與一顆1億多年前被摧毀的衛星有關。

（小標題）“卡西尼”探測資料帶來新進展

如同旋轉中的陀螺一樣，土星的自轉軸會隨時間推移發生週期性運動，這種現象稱為旋進。由於土星旋進速率與海王星幾乎相同，天文學家此前認為，土星自轉軸傾角是它與海王星發生引力關聯的結果，又稱軌道共振。

美國航天局“卡西尼”探測器環繞土星運轉10多年間的觀測資料，使科學界的看法發生轉變。科學家發現，土星最大的衛星土衛六正以比此前預計更快的速度遠離土星。科學家根據土衛六向外遷移的速度及其引力推測，土衛六可能是導致土星自轉軸傾斜並保持與海王星共振的原因。

這個解釋能否成立，一個關鍵因素是土星的轉動慣量，而計算轉動慣量需要知道土星內部的質量分佈。

在最新研究中，美國麻省理工學院等機構參與團隊利用“卡西尼”探測器對土星周圍引力場的精確觀測資料，模擬了土星內部的質量分佈。結果令研究人員驚訝，土星的轉動慣量表明它接近與海王星共振的狀態，但恰好稍差了一點。這意味著兩顆行星可能一度處於軌道共振狀態，但目前土星已擺脫與海王星的共振。

（小標題）尋找使土星擺脫共振的原因

研究團隊檢驗描述土星旋進規律的方程後發現，如果從土星曾擁有的全部衛星中去掉一顆，便可解釋土星目前的狀態。研究團隊認為，如今擁有83顆衛星的土星曾至少擁有一顆多出的衛星，他們將這顆衛星命名為“蝶蛹”。

研究團隊透過模擬得出“蝶蛹”的一些基本屬性。它與土星第三大衛星土衛八大小相當，曾與“兄弟姐妹”一起環繞土星運轉數十億年。它對土星的引力使土星保持一定自轉軸傾角，並與海王星形成軌道共振。

研究人員推測，距今2億年到1億年間的某個階段，“蝶蛹”進入一個混亂的軌道區。經歷數次與土衛八和土衛六的近距離相遇後，它在與土星“擦身而過”時被巨大的引力撕成碎片。失去這顆衛星使土星脫離與海王星的共振，並形成目前的自轉軸傾角。“蝶蛹”的大部分殘片可能已撞向土星，少部分碎片可能仍懸浮在軌道上，最終分解成小冰塊，形成了標誌性的土星環。

研究人員表示，“失去的衛星”理論不僅可以解釋土星自轉軸傾角的形成，還與對土星環年齡的研究結論相吻合。此前有研究顯示，與形成於45億年前的土星相比，土星環的歷史相對短暫，它形成於約1000萬年至1億年前。

就像“破繭成蝶”一樣，“這顆衛星休眠了很長時間，突然變得活躍起來，然後（土星的）環出現了。”麻省理工學院行星科學教授、研究論文主要作者傑克·威斯德姆說。威斯德姆強調，就像任何其他理論假說一樣，“失去的衛星”理論還須由其他研究人員進行檢驗。（完）