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土星可能以其錯綜複雜的環系統而聞名，但這顆巨大的行星也擁有一系列衛星，數量達數十顆，同樣不容小覷。最大的衛星泰坦，在最近幾天幫助土星衛星吸引了更多關注，此前有公告稱，泰坦上各種化學物質的丰度與甲烷生物、呼吸氫氣的生活的存在相符，但並非必然表明。
現在，6月10日出版的《自然》雜誌上的一項研究涉及一群較小的土星衛星——土衛十七、土衛十八、土衛十五、土衛十和土衛十一——將這些所謂的“小衛星”的起源與著名的土星環本身聯絡起來。這項研究展示了土星動態環境的計算機模擬結果，演示了這些“小衛星”是如何在土星著名的主環之外形成的，它們可能由從環中滲出的物質聚集而成。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）更重要的是，這些“小衛星”似乎是在近期天文時間尺度上凝結而成的，這意味著可能還會有更多“小衛星”即將出現。
“我們探索了吸積作用在土星環外緣是可能且正在進行的想法，”主要研究作者、巴黎狄德羅大學的天體物理學家塞巴斯蒂安·查諾茲說。“說太陽系在44億或45億年前已經完成形成的觀點很常見，”他補充道。“透過這個過程，我們看到太陽系中仍然存在吸積作用。”
查諾茲說，該模型測試了一種以前提出過但在計算上難以證實的機制——“小衛星”源於從土星環向外擴散的冰冷碎片，超過了引力穩定點的範圍。“天體物理學中的盤狀物就像煎餅——它們會擴散，”他說，並補充說，盤狀物或環內的碰撞驅動碎片向外擴散。一旦冰冷的環狀粒子冒險超出土星中心約14萬公里，它們就會變得不穩定，凝結成微小的原衛星，然後變成“小衛星”。
目前，土衛十的軌道，內側“小衛星”中最大的一個，直徑為180公里，將土星環保持在引力穩定極限內。但是，隨著土衛十繼續向外遷移，土星環也將擴張，可能會釋放出更多的冰冷物質用於形成新的衛星。
該模型再現了“小衛星”的一些觀測特徵——它們與環狀物質明顯的成分相似性、它們在主環邊緣之外的定位，以及它們的軌道運動與環的位置之間看似矛盾的地方。“每個人都說那裡有問題，”查諾茲說。“我們知道衛星由於潮汐相互作用而遠離土星和土星環。”但是，當天文學家在時間上倒推軌道模擬時，似乎“小衛星”最近會穿過土星環本身。新模型表明，“小衛星”是在土星環邊緣由那裡的鬆散物質形成的，然後向外遷移到它們目前的軌道。
德里克·理查森，馬里蘭大學學院公園分校的計算天體物理學家，他沒有參與這項新研究，他說他發現這種解釋相當有說服力。“令人信服的是，它同時解釋了小衛星和土星主環的外圍構造，”理查森說。
理查森指出，這篇新論文迴歸了近期天文研究中熟悉的主題——太陽系是一個不斷變化的地方，尚未完成成熟。“土星環是一個動態的地方，我們有點像在觀察它們持續演變的快照，”他說。“在這些相當稠密的環的最外緣和這些小衛星之間，存在著持續的相互作用或舞蹈。”
與此同時，他說，作者的土星動力學模型無法完美捕捉系統的複雜性。“它基於簡化的動力學模型，”理查森補充說，因為正在發揮作用的過程非常複雜，並且作用時間長達數百萬或數十億年。“他們需要進行後續模擬，以真正追蹤他們在這裡發現的細節，”他說。