答：土星为什么有那么多卫星？

空少正解

卫星是环绕一颗行星按闭合轨道做周期性运行的天体。不过，如果两个天体质量相当，它们所形成的系统一般称为双行星系统，而不是一颗行星和一颗天然卫星。

上期我们讲到土星的卫星土卫四，说到土星拥有非常多的卫星，已确认的已经多达62个；而我们的地球只有一个卫星，也就是月亮。

 

卡西尼飞船探测拍摄的土卫四照片

 

那么，土星为什么有那么多卫星？我们可能会说：因为土星大啊！个头大质量也大！其实不然，火星和冥王星比地球要小，却都有两个以上的卫星。土星质量大确实对它的卫星多有帮助，但也只是因素之一。关于这个问题是多个复杂因素共同作用的结果，可能最主要的原因是土星到太阳的距离比较远，并且这个距离对这个问题的影响是多方面的。这里我们做一些简单的介绍和分析。

 

土星和它周围的卫星（亮点）

 

首先，太阳系形成过程中形成了大大小小的天体（当然都远远没有太阳大），一个小天体距离太阳越近，其活动的空间越小，能够遇到其他大的行星吸引它变成卫星的机会也越小，并且我们也很清楚离太阳越近太阳的引力越大，所以这个小天体更大的可能是围绕太阳成为一颗行星或小行星，而不是卫星。就好比水星个头和月亮接近，但水星因为直接受到太阳更大的吸引力、围绕太阳旋转所以是一颗行星。

其次，离太阳越远，围绕太阳的圆周的周长、面积都越大，在太阳系早期该轨道沿途所容纳的宇宙尘埃也越多，它们所汇聚成的小星体也多。另外，在大约火星和木星轨道之间的“冻结线”（Frost line）位置，由于太阳加热效果，线以内水、氨和甲烷等只能以液态或气态存在，不能形成天体；但这条线以外，这些成分却可以凝固成固体，并成为天体的组成部分。如果有质量大的行星离它们很近，近处的吸引力大于远处的太阳，星体就能被行星吸引成为卫星。土星不但自己所处的位置尘埃多（自己还拥有一个尘埃和碎石构成的土星环），而且离凯伯带（Kuiper belt）比较近，那是由数十亿颗在海王星轨道之外绕行的小型冰体构成的碟形带（冥王星就属于个头较大的凯伯带天体），偶然捕获到来自凯伯带天体使其成为卫星的机会比较大。因此，土星卫星的“原料库”也非常大。

 

太阳系的“冻结线”（Frost line）

 

当然这里还是要说到土星个头大的问题了。土星的体积是地球的745倍，质量是地球的95.18倍，它的吸引力要比地球大得多。结合它到太阳的距离，可以计算一个名为Hill Sphere的参数，是关于星球周围引力平衡、能够容纳卫星的空间有多大，限于篇幅就不再讲解了，感兴趣的朋友可以搜索一下。木星的Hill Sphere直径比地球的Hill Sphere直径大了将近百倍。

并且，还有一种理论，因为木星的质量很大，小天体在被木星吸引的天体靠近它到名为“洛希极限”（Roche limit）的位置时，会被潮汐力撕裂解体留下较坚固的内核部分，表面逐渐累积松散的土星光环物质（宇宙尘埃等），慢慢变大最终形成卫星。