火星未来或将拥有环状结构

火星与其最内侧的卫星火卫一之间的碰撞可能形成类似土星的碎片带

新的研究表明,火星未来可能有一天会拥有类似土星著名光环的环状结构。

根据这项新的研究,在数千万年后,这颗红色星球可能会完全粉碎其最内侧的卫星火卫一,并形成一个由岩石碎片组成的环。火卫一每年都在向火星靠近,这意味着该行星对这颗卫星的引力正在增加。一些科学家推测,火卫一最终会与火星相撞,但新的研究表明,这颗小卫星可能无法支撑那么久

加州大学伯克利分校的研究生、这篇新研究论文的作者之一图沙尔·米塔尔通过电子邮件告诉Space.com:“影响火卫一究竟是撞向火星还是解体的主要因素是它的强度。如果火卫一太弱,无法承受不断增加的潮汐应力,那么我们预计它会解体。”[近距离拍摄的火星卫星火卫一照片]


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卫星的强度 火星的两颗卫星,火卫一和火卫二,以希腊战神阿瑞斯(对应于罗马战神玛尔斯)的孩子命名。

较大的内侧卫星火卫一宽度仅约14英里(22公里),并且围绕这颗红色星球快速运行,在每个火星日升起和落下两次。这颗微小的卫星正在缓慢地向其宿主移动——每世纪向火星靠近6.5英尺(2米)——先前的研究表明,这可能导致在3000万到5000万年内猛烈撞击火星表面。

但在模拟了火星对火卫一施加的物理应力后,米塔尔和加州大学伯克利分校的博士后研究员本杰明·布莱克看到了火卫一不同的命运。他们的研究表明,这颗卫星不会在一次巨大的撞击中消失,而是会被火星的引力拉开。

在地球上,月球的引力引起海洋潮汐的涨落。尽管月球没有海洋,但地球的引力仍然被称为“潮汐力”。

火卫一和太阳系中的其他卫星也感受到来自其宿主的潮汐应力。布莱克和米塔尔研究了火星卫星的“强度”,包括成分和密度等特征,以确定该卫星能够承受多少行星应力。

在将其与地球上的几颗陨石进行比较后,他们得出结论,火卫一目前由多孔、严重受损的岩石组成,并且其内部结构可能相同。

米塔尔说:“这颗卫星可能既不是完全的瓦砾堆,也不是完全刚性的。火卫一的孔隙率可能帮助它幸存下来。”

在模拟了火星潮汐力造成的应力后,他们发现这颗卫星将在2000万到4000万年的时间里解体,从而在这颗行星周围形成一个碎片环。

他们说,瓦砾将继续向内移动,朝向这颗行星,但速度比更大的卫星慢。米塔尔和布莱克表示,在100万到1亿年的时间里,这些粒子将像雨一样落到火星的赤道区域。

他们补充说,最初,这个环可能像土星的环一样密集,但随着时间的推移,粒子落在行星上,它会变得稀薄。[火星勘测轨道飞行器最新图像

一个向内移动的行星
土星不是太阳系中唯一拥有环状结构的行星;所有气态巨行星都拥有某种形式的碎片盘环绕它们。虽然一些物质可能是从太空收集而来,但这些环系统的一部分可能是早期卫星在向内移动的过程中解体后的残骸。较大的卫星比它们的较小卫星移动得更快,从而导致更快的消亡。

米塔尔说:“火卫一是独特的,因为它是我们所知的太阳系中目前仅有的几个向内演化的卫星之一。但是,由于向内演化的卫星会不经意地自我毁灭,因此过去可能存在更多向内迁移的卫星。”

火卫一是已知目前唯一存在的向内迁移的卫星。这颗微小而注定要灭亡的卫星可能有助于科学家更好地了解早期太阳系的演变以及其他已被摧毁的卫星的命运。

火星上的环会是什么样子?
对于站在火星表面的观察者来说,环的外观将根据其位置而有所不同。

米塔尔说:“从一个角度看,这个环会将额外的光线反射给观察者,看起来就像天空中一条明亮的曲线。从另一个角度来看,观察者可能位于环的阴影中,这个环将是天空中一条黑暗的曲线。”

由于火卫一由不善于反射光线的暗物质组成,因此用业余望远镜从地球上可能很难看到这个环。但是,米塔尔认为,火星上的环影可能是可见的。

米塔尔说,如果这个环形成,它会被限制在一个单独稳定的圆盘中,应该不会给对这颗红色星球的探索或前往这颗红色星球的旅行造成太多问题。但是,他补充说,“任何脱轨的环状粒子都可能对在赤道附近建造的火星基地构成潜在的危险。”

该研究已在《自然地球科学》期刊上在线发表。

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