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土星可能以其错综复杂的环系统而闻名，但这颗巨大的行星也拥有一系列卫星，数量达数十颗，同样不容小觑。最大的卫星泰坦，在最近几天帮助土星卫星吸引了更多关注，此前有公告称，泰坦上各种化学物质的丰度与甲烷生物、呼吸氢气的生活的存在相符，但并非必然表明。
现在，6月10日出版的《自然》杂志上的一项研究涉及一群较小的土星卫星——土卫十七、土卫十八、土卫十五、土卫十和土卫十一——将这些所谓的“小卫星”的起源与著名的土星环本身联系起来。这项研究展示了土星动态环境的计算机模拟结果，演示了这些“小卫星”是如何在土星著名的主环之外形成的，它们可能由从环中渗出的物质聚集而成。（《大众科学》是自然出版集团的一部分。）更重要的是，这些“小卫星”似乎是在近期天文时间尺度上凝结而成的，这意味着可能还会有更多“小卫星”即将出现。
“我们探索了吸积作用在土星环外缘是可能且正在进行的想法，”主要研究作者、巴黎狄德罗大学的天体物理学家塞巴斯蒂安·查诺兹说。“说太阳系在44亿或45亿年前已经完成形成的观点很常见，”他补充道。“通过这个过程，我们看到太阳系中仍然存在吸积作用。”
查诺兹说，该模型测试了一种以前提出过但在计算上难以证实的机制——“小卫星”源于从土星环向外扩散的冰冷碎片，超过了引力稳定点的范围。“天体物理学中的盘状物就像煎饼——它们会扩散，”他说，并补充说，盘状物或环内的碰撞驱动碎片向外扩散。一旦冰冷的环状粒子冒险超出土星中心约14万公里，它们就会变得不稳定，凝结成微小的原卫星，然后变成“小卫星”。
目前，土卫十的轨道，内侧“小卫星”中最大的一个，直径为180公里，将土星环保持在引力稳定极限内。但是，随着土卫十继续向外迁移，土星环也将扩张，可能会释放出更多的冰冷物质用于形成新的卫星。
该模型再现了“小卫星”的一些观测特征——它们与环状物质明显的成分相似性、它们在主环边缘之外的定位，以及它们的轨道运动与环的位置之间看似矛盾的地方。“每个人都说那里有问题，”查诺兹说。“我们知道卫星由于潮汐相互作用而远离土星和土星环。”但是，当天文学家在时间上倒推轨道模拟时，似乎“小卫星”最近会穿过土星环本身。新模型表明，“小卫星”是在土星环边缘由那里的松散物质形成的，然后向外迁移到它们目前的轨道。
德里克·理查森，马里兰大学学院公园分校的计算天体物理学家，他没有参与这项新研究，他说他发现这种解释相当有说服力。“令人信服的是，它同时解释了小卫星和土星主环的外围构造，”理查森说。
理查森指出，这篇新论文回归了近期天文研究中熟悉的主题——太阳系是一个不断变化的地方，尚未完成成熟。“土星环是一个动态的地方，我们有点像在观察它们持续演变的快照，”他说。“在这些相当稠密的环的最外缘和这些小卫星之间，存在着持续的相互作用或舞蹈。”
与此同时，他说，作者的土星动力学模型无法完美捕捉系统的复杂性。“它基于简化的动力学模型，”理查森补充说，因为正在发挥作用的过程非常复杂，并且作用时间长达数百万或数十亿年。“他们需要进行后续模拟，以真正追踪他们在这里发现的细节，”他说。