发现一打土星月亮 ——天文学家对于土星卫星的最新认识 柯南 | |
大约400年前,伽利略把他自制的望远镜指向了木星。他惊奇地发
现,原来存在4个环绕木星运转的小天体——这就是后来所谓木星的伽
利略卫星。伽利略揭开了发现外行星卫星的大幕。
到20世纪80年代,太阳系的两个巨行星——木星和土星——已经
分别拥有了十多颗和二十多颗卫星。这些卫星可以分为规则卫星和不
规则卫星。如果一个卫星的轨道分布符合提丢斯-波得定律,同时具有
同向性、共面性和近圆性特点,我们就称它为规则卫星,否则就是不
规则卫星。
如果把时间向前推几年,当有人问你太阳系的哪个行星的卫星最
多的时候,你一定会毫不犹豫的回答:是土星。但是这几年天文学家
们的新发现使这个问题变得很难回答。如果你浏览一下过去几年的新
闻,就会发现,外行星卫星的数目——特别是木星和土星的——经常
被改写,这有点像跳高运动员布勃卡每次打破1cm的撑杆跳纪录。当
我写下这篇文章的时候,木星、土星、天王星和海王星已被发现的卫
星数量分别是:28、30、21和8。
7月12日,法国科学家Gladman和他的同事在《自然》杂志上公布
了他们新的工作成果:土星的卫星数量增加了12,其总数达到了30,
这又超过了木星的卫星数量。天文学家通过设在智利的欧洲南方天文
台(ESO)的2.2m望远镜和夏威夷的加拿大-法国夏威夷望远镜(CFHT)
等望远镜观测土星,发现了12颗卫星,其中6颗已经在去年公布,今
年公布的是其余6颗。
随着技术的进步,观测天文学普遍使用CCD(电荷耦合器件)作
为照相的手段,在前述的望远镜中,使用CCD可以观测到最暗为23等
星的天体。也就是说,我们可以观测到木星最小为1km的卫星。对于
土星、天王星和海王星,这个数字则分别是4、16和36km。
新发现的这些土星卫星就属于这种情况:它们的直径小得可怜,
大都在几千米的范围。它们的距离土星1000万到2000万千米,轨道不
太规则,属于不规则卫星。
下面这张图片显示了新发现的土星卫星的轨道示意图。我们可以
看到,这新发现的12颗卫星明显分为了3族,在图中以红色、绿色和蓝
色表示。与土星的内侧卫星土卫六(Titan)、土卫七(Hyperion)、
土卫八(Iapetus)相比,它们不但个头小,轨道也是乱七八糟的。
科学家们认为,这些奇怪的卫星可能不是伴随土星而形成的。它们可
能是后来被土星引力俘获的小行星,或者有彗星撞到了其他卫星上,
撞出的碎片就形成了这些卫星。这样,我们就不难理解为什么这些小
不点有类似的尺寸和轨道了。值得注意的是土卫九(Phoebe)。土卫
九是一颗逆行的卫星,同样具有奇怪的轨道。科学家们推测,土卫九
可能受到过彗星的撞击(外行星及其卫星受到彗星的撞击的几率要比
内行星大的多),撞出的碎片形成了其他小不点卫星。2004年,当卡
西尼土星探测器到达土星的时候,它将对土卫九拍照,以确定它是否
真的受到过撞击。
科学家们认为,一个10km直径的卫星受到彗星撞击,形成1km的
碎片,而一个100km直径的卫星受到撞击,形成的是10km的碎片。前
一个过程要相对容易的多。因此,新发现的土星卫星有可能只不过是
冰山的一角,或许我们还会发现更多类似的土星卫星。
天文学家们的下一个目标是木星的卫星。处于23等星极限的木星
卫星的直径是1km,也就是说,很可能会发现更多的木星“小不点”卫
星。当然,观测木星的卫星会遇到一些困难——这些卫星更加接近处
于火星和木星之间的小行星带,这就增加了混淆的可能性。不过,科
学家们认为,木星取代土星坐上太阳系拥有卫星最多行星的宝座,可
能只不过是迟早的事。
土星VS木星,到底谁笑到最后?让我们拭目以待。