太陽系內有規則衛星如何生成得到解釋

據每日科學網近日報道，來自法國尼斯索非亞·昂蒂波利大學和巴黎狄德羅大學的兩位科學家提出一個能解釋我們太陽系中絕大部分有規則的衛星如何從其行星環中出生的新模型。該模型不僅能說明目前“巨”行星的分布，也解釋了“類地”行星如地球、冥王星的衛星形成過程。這些結果在揭示宇宙行星系統形成方面是一大進步，相關論文發表在11月30日版的《科學》雜志上。

巨行星系統和類地行星系統之間有著根本差異，前者如木星和土星，后者如地球和冥王星。巨行星被星環和大量小的天然衛星所環繞；而類地行星僅有很少衛星或只有一個，也沒有星環。

在此之前，常用于解釋太陽系內有規則的衛星如何出現的模型有兩個。根據這兩個模型，像地球或冥王星這樣的類地行星是在一次巨大的撞擊之后形成，而巨行星的衛星是在圍繞著它們的星云中形成。但這兩個模型不能解釋特殊分布和圍繞巨行星公轉的衛星的化學成分，因此還需要另外的理論來解釋這些疑點。

在2010年和2011年，索非亞·昂蒂波利大學的奧利恩·克利達和狄德羅大學的塞巴斯蒂安·卡諾茲利用卡西尼土星探測器的數據，經過大量模擬開發出一種新模型來描述土星的衛星怎樣形成。他們發現，土星環是一層稀薄的、繞土星旋轉的小冰塊組成的環狀圓盤，在這里生出了它的冰衛星。由于土星環不斷擴展，當它遠離行星達到一定距離（也叫羅氏極限或羅氏半徑）時，其端點處會凝聚成小的星體，與星環斷開后自行運動，這就是行星環生出衛星的過程。

他們先用該模型測試了土星的衛星，然后檢驗它能否擴展到其他行星。他們的計算揭示了幾個重要方面：首先，這一“行星環衍生衛星模型”解釋了為何最大衛星總是比較小衛星距其主行星更遠；其次，衛星的累積數量在星環外緣，也就是它們的“出生地”處接近羅氏極限，這一分布完美地符合土星的行星系統；第三，新模型也同樣適用于其他巨行星，如天王星和海王星，也可以按類似布局來組織。這表明這些行星都曾經擁有過像土星那樣的巨大環，但它們后來失去了環也就不能再生出衛星；最后，該模型也適用于類地行星的衛星形成。根據研究人員計算，還存在一些特殊例子，即從行星環中能生出單獨一個衛星來，這就是地球和月亮、冥王星和冥衛一“卡戎”（Charon）的例子。

因此，單獨的行星環擴展機制就能解釋在我們太陽系中，絕大多數有規則衛星是如何形成的。（常麗君）