LCROSS撞擊地球月球,其他衛星持續引發謎題:年度行星會議第四次報道

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波多黎各法哈多——“我們本可以繼續睡覺的,”這是今天早上我聽到一位行星科學家說的評論,他早起是為了觀看NASA的月球隕石坑觀測和感測衛星(LCROSS)撞擊月球表面。美國東部夏令時上午7:31,該航天器的半人馬座級火箭助推器(故意地)猛烈撞擊月球,其目的是引發一場引人注目的爆炸,並揚起一團物質羽流,供望遠鏡分析月球土壤中是否存在水的跡象。航天器飛過羽流,並在四分鐘後自身墜毀著陸。為了觀看這一事件,參加年度行星科學部門會議的行星科學家們擠進了一個空調過冷的宴會廳,並給自己倒了些淡而無味的酒店咖啡。隨著指定時間的臨近,月球表面越來越大,因為航天器正在靠近[左側照片]。

7:30,房間裡一片寂靜,每個人都準備在相機顯示一道亮光時瘋狂歡呼。但時間到了又過去了,沒有閃光,也沒有歡呼。“很難知道我們看到了什麼,”NASA艾姆斯研究中心位於加利福尼亞州莫菲特菲爾德的科學主管邁克·比凱承認。在航天器自身撞擊前不久,訊息傳來,紅外攝像機確實看到了助推器隕石坑的熱訊號。然而,當任務控制中心的影像顯示一位控制員明顯沒有回應另一位控制員的擊掌時,這番評論幾乎被困惑的笑聲淹沒了。


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儘管這次事件有點令人失望,但當資料傳來並且LCROSS新增到最近一系列發現時,這一切肯定會被遺忘,這些發現表明月球並非科學家曾經認為的完全乾燥的世界

人們經常問我認為這次會議的最大新聞是什麼。對我來說,這些會議——以及科學界普遍而言——不是關於“最大新聞”的。相反,我來這裡是為了關注更廣泛的趨勢,觀察知識的緩慢而耐心的積累。例如,昨天,我參加了一個關於行星及其衛星形成的引人入勝的會議。自從我20年前開始參加這些會議以來,該領域已經向前邁進,但許多相同的問題仍然存在。如果行星形成是一個謎,那麼衛星形成就是謎中之謎。從圍繞行星執行的物質盤開始,衛星可以極其迅速地凝聚——只需幾千年。這比星盤本身形成的速度還要快,這似乎是矛盾的。此外,為什麼木星和土星的衛星系統如此不同?木星有四個靠近行星的大衛星(木衛一、木衛二、木衛三和木衛四),而土星只有一個巨大的衛星(遙遠的土衛六)。為什麼土星有如此龐大的矮衛星群?

位於科羅拉多州博爾德市的西南研究所的比爾·沃德一直在與他的同事羅賓·卡努普合作,以協調衛星和星盤的形成時間。他們的想法是,星盤和衛星的形成不是連續的,而是同時發生的:它們隨著物質從圍繞太陽執行的更廣泛的物質盤中滴落而共同發生。向內滴落減緩了衛星的形成,使其永遠不會與星盤脫節。沃德在昨天的演講中認為,必要的條件自然會在行星構建的末期出現。

東京工業大學的佐佐木貴教隨後對木星和土星系統之間的差異給出了一個優雅的解釋。也許土星曾經有多個大型衛星,但粗暴地吞噬了它們。佐佐木和他的同事提出,木星強大的磁場在周圍的星盤中打開了一個洞,而土星的星盤一直延伸到行星。因此,木星的星盤看起來像一個甜甜圈,而土星的星盤像一個碟子。衛星一個接一個地在星盤的外圍凝聚,並由於阻力而向內螺旋。在木星的情況下,衛星在到達星盤內邊緣時停止遷移,並開始在那裡排隊。在土星的情況下,沒有什麼能阻止這些倒黴的衛星一直墜落進去。土衛六之所以避免了這種命運,僅僅是因為當星盤消散時,遷移停止了。

至於土星的小衛星家族,巴黎狄德羅大學的塞巴斯蒂安·沙諾茲發表了題為“土星的小衛星是土星環的孩子嗎?”的演講。科學家們通常認為土星環是一個破碎或至少未能形成的衛星——土星環位於所謂的洛希極限內,在這個距離內,行星的潮汐力會撕裂任何衛星。沙諾茲和他的同事顛覆了這種想法。在他們的模型中,隨著土星環的擴張,物質逸出洛希極限並凝聚成衛星。一旦衛星形成,它與土星環的引力相互作用會導致它向外螺旋,為另一顆衛星再留出空間,再一顆衛星。土星環的外邊緣變成了衛星的裝配線。最終,衛星與土星環的相互作用變得如此強烈,以至於關閉了裝配線。這個想法不僅解釋了衛星,還解釋了土星時髦的F環:它可能是來自最內層衛星的物質的產物。

透過這樣的工作,科學家們正在逐步拼湊出太陽系形成的完整檢視。現在,如果他們能說服他們的會議酒店提供更好的咖啡就好了。

此前報道:

從碳行星到土衛六的湖泊:年度行星會議報道

是什麼導致土星蹣跚?年度行星會議第二次報道

過去和未來的行星轟擊:年度行星會議第三次報道

LCROSS探測器接近撞擊時拍攝的月球檢視:NASA

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