新的模拟揭示了土星环和冰卫星的起源 - {$web_name} 由它们的冰或岩石材料着色

计算机模拟土星轨道上两个冰冷卫星撞击的静止图像。碰撞喷射出的碎片或许会演变成这颗行星标志性的相当年轻的光环。该模拟使用了超过3000万个粒子，由它们的冰或岩石材料着色，使用开源的SWIFT模拟代码管理。鸣谢:uux.cn/美国全国航空航天局/达勒姆大学/格拉斯哥大学/雅各布·凯格尔雷斯/路易斯·特奥多罗
（神秘的朋友圈请相信下一个转弯有惊喜，适合发朋友圈地球uux.cn）据美国宇航局（作者:弗兰克·塔瓦雷斯，美国宇航局艾姆斯探究中心）：在一个晴朗的夜晚，用一架像样的业余望远镜，从地球表面可以目睹土星及其一系列非凡的光环。但是这些环是怎么来的呢？有关土星及其卫星——美国宇航局期盼寻找生命的潜在地点之一，它们能告诉我们什么？一系列新的超级计算机模拟为光环的起源之谜提供了答案——其中关乎一次大规模碰撞，当时恐龙仍在地球上漫游。
依据美国宇航局及其兴办伙伴的新探究，土星环或许是由几亿年前两颗冰冷卫星相撞并破碎的碎片演变而来。没有最后进入光环的碎片也或许有助于一些土星现代卫星的形成。
“我们对土星操控系统仍有很多不知晓，含有它的突发系统更新速递卫星，这些卫星上或许存在适合生命生存的生态，”位于加州硅谷的美国宇航局艾姆斯探究中心的科学家雅各布·凯格尔雷斯说。“所以，使用这样的大型模拟来详尽探索它们是如何进化的是令人兴奋的。”
美国全国航空航天局的卡西尼任务合作科学家们知晓了从天文学角度来说，土星环和它的一些卫星有多年轻。这一知识提出了有关它们如何形成的新难题。
以便知晓更多信息，独家导演访谈测评探究小组求助于英国杜伦大学的分布式探究使用高级计算(DiRAC)超级计算设施。他们模拟了前驱卫星之间各异碰撞的样子。这些模拟的分辨率比过去的此类探究高100多倍，使用了开源模拟代码SWIFT，为科学家提供了他们对土星操控系统历史的最佳见解。
土星环今日日常在靠近行星的地方，在所谓的洛希极限内，这是解读生日祝福对比最远的轨道，在这个轨道上，行星的引力足够强大，足以瓦解任何靠近的较大岩石或冰体。更远轨道上的物质会聚集在一起形成卫星。
经由模拟近200种各异版次的撞击，探究小组察觉，各类各样的碰撞场景可以将适量的冰分散到土星的洛希极限，并在那里形成环。
另外，尽管其他阐释无法阐释为什么土星环中差不多没有岩石——它们差不多完全由大块的冰构成——但这种类型的碰撞可以阐释这一点。
“这种状况自然会导致富含冰的环，”杜伦大学物理系/计算宇宙学探究所副教授、论文合著者文森特·埃克说。“当冰冷的祖先卫星相互撞击时，碰撞物体核心的岩石比上面的冰分散得更少。”
冰和岩石碎片也会撞击操控系统中的其他卫星，有或许导致一连串的碰撞。这种倍增效应或许会破坏环外的任何其他前身卫星，今日的卫星或许就是从这些卫星中形成的。
但是最初是什么引发了这些事情呢？土星的两个前卫星或许被太阳引力的小效应“叠加”到一起，使它们围绕行星的轨道不稳定，从而导致碰撞。在正确的轨道参数中，来自太阳的额外拉力可以形成滚雪球效应——一种“共振”——延长和倾斜卫星通常为圆形和扁平的轨道，直到它们的路径相交，从而导致高速撞击。
土星的卫星土卫五今日的轨道正好超出了卫星会遇到这种共振的地方。像地球的月亮一样，随着时间的推移，土星的卫星从地球向外迁移。所以，假如土卫五是古代的，它会在最近的过去穿越共振。但是，土卫五的轨道相当圆且平坦。这表明它没有历程共振的不稳定效应，相反，它是最近才形成的。
新的探究与土星环最近形成的证据一致，但依然有很大的未决难题。假如至少有一些土星的冰卫星也是年轻的，那么这针对像恩克拉多斯这样的全球表面下的海洋中的潜在生命来说意味着什么？我们能揭开从撞击前到如今地球原始操控系统的整体历程吗？基于这项岗位的前方探究将合作我们更多地知晓这颗迷人的行星和围绕它的冰冷全球。
这项探究发表在2023年9月26日的《天体物理学杂志:土星环和中型卫星的近期撞击起源》上。