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土星新增20颗卫星

近日,国际天文学联合会的小行星中心宣布,由美国卡耐基科学研究所(Carnegie Institution for Science)斯科特·S·谢泼德(Scott S。 Sheppard)领导的研究小组发现了20颗环绕土星运动的新卫星,这使得太阳系第二大行星的卫星总数达到了82颗,一举超越木星的79颗,教科书恐再度改写。

土星的新卫星

土星的新卫星

观测小组成员除了谢泼德外还有加州大学洛杉矶分校的戴维·朱伊特(David Jewitt)和夏威夷大学的简·克莱纳(Jan Kleyna)。他们使用位于夏威夷莫纳克亚山上的斯巴鲁望远镜(Subaru Telescope)发现了这些土卫系的新成员。去年,谢泼德等人曾发现了木星的12颗新卫星。

土星新卫星之一被发现时的照片,每张照片累计曝光1小时

土星新卫星之一被发现时的照片,每张照片累计曝光1小时

这批卫星个头都非常小,直径约5千米,20个当中有17个是逆行的(指与行星自转方向相反)。其中两颗卫星离土星相对更近,不过即便如此绕土星一周也需要大约2年的时间。而更遥远的卫星则需要3年多才能完成一个轨道周期。它们的轨道倾角都比较大,这是外层卫星(不常规卫星)比较典型的特征。土星有24颗卫星属于常规卫星,离土星相对近一些,更重要的是,它们的公转方向与土星自转方向相同,且在土星赤道面附近。而外侧有很多个头较小,轨道比较特殊,被归为不规则卫星,根据倾角和公转方向的不同,它们可以被分为三个族群。

“高卢”群、“挪威”群、“因纽特”群卫星的轨道特征分布,横轴为公转轨道半长径,纵轴为轨道倾角,白色虚线以上为逆行,以下为顺行。

“高卢”群、“挪威”群、“因纽特”群卫星的轨道特征分布,横轴为公转轨道半长径,纵轴为轨道倾角,白色虚线以上为逆行,以下为顺行

第一个族群叫“高卢”群(Gallic group),它们都是顺行的,轨道倾角在35°至40°之间,偏心率0.53左右。在这次新发现的20颗新卫星中,只有1颗特征与高卢群接近,但是与土星的距离要远得多,这是否暗示着它可能是被逐渐推到外面去的呢?当然还有一种可能就是与高卢群根本就没有关系。

第二个族群被称为“斯堪的纳维亚”群或“挪威”群(Norse group),它们最大的特点是“逆向行驶”,轨道倾角在136°~175°之间,偏心率的范围也很宽,从0.13到0.77,正因为此,它们又可以被分为好几个子群。在久远的过去,土星可能曾俘获过一个小行星,后来在引潮力的作用下瓦解成许多碎块,并逐渐形成这一族群。这次新发现的卫星绝大多数都属于这类,其中有一个还是目前离土星最远的。

第三个族群被称为“因纽特”群(Inuit group),轨道倾角40°~50°,偏心率0.15~0.48。因纽特人生活在包括西伯利亚、阿拉斯加和格陵兰岛等地在内的北极地区,他们有个更为熟悉的称呼是爱斯基摩人(要注意的是因纽特人不喜欢人们称之为爱斯基摩人,因为那个名字是敌人起的)。这类卫星可能也由历史上一个更大的卫星分裂所形成。新卫星中有2颗属于这一族群。

土卫系“顶视图”和“侧视图”

土卫系“顶视图”和“侧视图”

通常来说,一个较大的卫星如果被行星引力撕碎会产生大量的气体或尘埃,这些小碎片会凝聚成较小的卫星,不过处在混乱环境中的小卫星与气体尘埃之间会产生强烈的摩擦,导致它们慢慢地螺旋状跌入行星,行星也因此越来越“胖”。在土星外围存在那么多小卫星,说明它们应该在土星形成之后才产生,或者至少它们没有参与土星的形成。谢泼德认为研究这些卫星的轨道有助于揭示它们的起源,继而推测土星形成时的周围环境。

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形形色色的土卫

形形色色的土卫

土星不仅赢得太阳系卫星数量桂冠(至少暂时是这样),而且它所拥有的卫星还真算得上琳琅满目。它有太阳系最大的也是唯一拥有大气的卫星土卫六“泰坦”,还有地外生命最有可能的候选之一的土卫二“恩克拉多斯”;它有跟《星球大战》中死星“撞脸”的土卫一“米玛斯”,还有长着一副“阴阳脸”的土卫八“伊阿珀托斯”;有些卫星在“环缝中求生存”,有些卫星“合租”一条轨道;有些卫星在指定区域“巡逻”,成为“特洛伊卫星”,有些卫星则老老实实地在远处“瞭望”。也正是因为土星环和卫星世界非常丰富多彩,才有人把土星称为“小太阳系”,或“太阳系实验室”,通过土星来研究太阳系诞生时的样子。

卡西尼号拍摄的土卫二

卡西尼号拍摄的土卫二

在土星的82颗卫星中还有29颗尚未取得命名,卡耐基科学研究所向全球发出英雄帖,希望发动群众的力量来为这些卫星起名字。不过对我们中国的民众来说,恐怕难度还是不小的,因为必须根据它们的族群分类分别以北欧、高卢或因纽特神话中的“巨人”来命名。看来不补习欧洲文化课是不行了。

卡内基科学研究所发布的征名公告

卡耐基科学研究所发布的征名公告

责任编辑:张致铖

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