[圖文]科學家發現木星早期曾吞噬大量衛星
卡西尼飛船拍攝的木星
卡西尼飛船拍攝的木星
據英國《新科學家》雜誌報道,最新研究發現,四顆繞木星旋轉的巨大「伽利略衛星」是木星所有衛星中最後的「倖存者」。據天文學家估計,曾經有5代衛星圍繞這個巨大的氣態行星旋轉。
美國科羅拉多州西南研究所天文學家羅賓·坎努普(Robin Canup)表示:「在太陽系形成早期,木星還吞噬了許多其它衛星,可能至少有20顆。」這4顆伽利略衛星在科學史上扮演了重要角色——這些由伽利略在400年前發現的衛星提供了並不是所有天體都繞地球運動的無可辯駁的證據。但是,在此之前,無人懷疑木星曾有過如此多的衛星。
據坎努普介紹,長期以來,天文學家通過模擬木星及其衛星形成方式,發現了這個謎團。這些模型顯示,圍繞在木星周圍的殘骸碎片(衛星形成過程中產生的)質量是木星的一部分。事實上,只需相當於木星百分之二的質量就足以形成我們今天所看到的衛星。
現在,坎諾納及其同事威廉姆·沃德(William Ward)相信他們找到了其中原因。如果其它衛星形成於碎片殘骸碎片仍舊存在的時候,那麼就可以解釋多餘質量的來源了。坎努普說:「因此,一個重要過程是不斷膨脹的衛星和來自太陽系的碎片之間產生了相互作用。」這種相互作用讓早期衛星向木星方向旋轉,最終被木星「吞噬」。
坎努普說,這或許能解釋為何以前的模擬總有誤差出現:一批衛星被吞噬後,一批新的立刻開始形成。她說:「這期間或許經歷了五代衛星的演變。當前的伽利略衛星形成時,太陽系的物質流入木星周圍碎片的運動停止了,這幾顆伽利略衛星避免重蹈覆轍,遭遇與前輩們的一樣的不幸命運。
據坎努普和沃德介紹,每一代衛星的總質量都相同,但衛星的數量或許有所不同。坎努普說:「我們認為土星周圍也曾發生過類似的事情,在這裡,最後一代衛星包括一顆大衛星——土衛六。」這也許表明太陽系其實是一個整體。由岩石構成的行星可能用了1000萬年才形成。當太陽周圍的殘骸碎片被吹走很久以後,這一過程仍在繼續,所以這些行星不存在逐漸靠近太陽的危險。
相比之下,土星和木星等超大質量氣態行星的核心可以經由氣體收縮,迅速由太陽系的碎片和殘骸凝結而成。這意味著它們有時間去與殘骸發生相互作用。英國劍橋大學天文學家約翰·帕帕洛伊佐(John Papaloizou)表示,在太陽系形成當前的穩定構造以前,太陽可能吞噬掉了大量氣態核心(gas core),這完全可以想像得到。