这就是为什么土星内部卫星的形状像馄饨和土豆

一项新的研究发现，土星的内部卫星奇怪形状可能是由小卫星的合并引起的，它们类似于从意大利饺子到土豆的各种物体。研究人员在一份描述这项工作的新论文中说，这一新发现可能有助于解释一般的卫星是如何形成的。“卡西尼”号探测器在近13年的时间里研究了环绕地球的行星，它揭示了与地球的球形卫星不同的是，离土星最近的小卫星有着奇怪的不规则形状。这些奇怪的形状从潘的和阿特拉斯的拉维奥利形状到普罗米修斯的相似之处，就像莫比·迪克，一个土豆，和一名吉格尔的外星人头骨。

根据一项新的研究，土星的月球地图集从两个相似大小的物体的合并碰撞中得到了它的扁平的，类似于拉维奥里的形状，在这里，阿特拉斯被显示在碰撞中。图片：A. Verdier

之前的研究已经提出了这些奇怪卫星可能形成的方式。然而直到现在，研究人员没有一个解释，包含整个范围的这些不寻常的形状，研究作者阿德里安·Leleu，瑞士伯尔尼大学动力学家说：Leleu的团队运行计算机模拟看到土星的内部卫星的形状会随时间发展的。土星引力的强大影响是对这些模拟的关键影响。相反，研究人员发现，土星的内部卫星很可能是通过一系列微小的小卫星之间的碰撞形成的，这些小卫星被称为锥体结构的形成场景。如果是这样的话，这些天体就是这样形成的，它对整个卫星的形成有重要的影响。

土星的奇怪的小卫星，由卡西尼号宇宙飞船(顶部)成像，与通过模拟碰撞产生的卫星相比。图片：NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/University of Bern

因为之前的研究已经表明，金字塔的场景可能是太阳系中大部分卫星的起源。计算机模拟显示，接近正面的碰撞导致类似于拉维奥利的扁平物体与赤道脊，类似于潘和阿特拉斯的形状。稍微倾斜的撞击角的合并导致了类似普罗米修斯的细长形状。研究报告的合著者、伯尔尼大学的Martin Jutzi此前曾发现，彗星之间的碰撞可能会导致在潘和阿特拉斯上看到的扁平形状和赤道山脊。对于像彗星或小行星这样的天体，形成这些赤道脊的撞击结构发生的可能性非常低，但是土星的小卫星处在一个非常特殊的环境中——它们离土星和土星环非常近，而且几乎完全是圆形轨道，几乎都是在同一平面上。

卡西尼号宇宙飞船(顶部)观测到的土星的大卫星Iapetus，与由两个物体正面碰撞和合并形成的模拟月球相比，它们的大小分别是土卫八的一半大小。图片：Adrien Leleu, Martin Jutzi and Martin Rubin/University of Bern

计算机模拟还揭示了土星的内部卫星存在的特殊环境，这使得近正面碰撞频繁发生。发现20%到50%的小卫星应该显示赤道脊或拉长的形状，而其余的则应该有更多类似土豆的形状，这就是事实。考虑到六颗内部卫星“潘”、“阿特拉斯”、“普罗米修斯”、“潘多拉”、“Janus”和“厄庇墨透斯”，前三种都显示了这些特征，而其他的“潘多拉”、“Janus”和“厄庇墨透斯”则有随机的形状。Leleu, Jutzi和他们的同事，Bern大学的Martin Rubin，在《自然天文学》杂志上详细介绍了他们的发现。

博科园-科学科普｜文：Charles Q. Choi/Live Science