新髮現水行俠星的小衛星,其實來自海衛八?

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新髮現的這顆小衛星被天文學家稱為「不該存在的衛星」。

2013 年的時候,行星科學家用 NASA 的哈勃空間望遠鏡( Hubble Space Telescope)發現了一顆圍繞水行俠星(Neptune)的神秘衛星,但直到多年之後的今天,他們才終於想出了一個說法來解釋這顆小衛星的存在。

這個名為「海馬」(Hippocamp)的小衛星與水行俠星另一個更大的衛星異常接近,這顆大衛星就是我們熟知的海衛八(Proteus)。通常情況下,像海衛八這樣的衛星會對自己的運行軌道進行「清理」,利用引力的作用將較小的衛星掃到一邊或是直接吞並。

那麼,為什麼海馬這顆小衛星卻會存在呢?海馬很可能是數十億年前較大的衛星與彗星碰撞後留下的碎片,這顆極小的衛星直徑只有 20 英里(約 34 公里),是海衛八(直徑約 418 公里)質量的千分之一。

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哈勃空間望遠鏡在 2013 年發現的小衛星「海馬」的藝術假想圖。海馬的直徑只有 34 公里,位於圖片右上方,就像一彎小小的新月,它實際上可能是它的鄰居——體積更大的海衛八的碎片。這還是第一次發現較小的衛星可能由較大的衛星與彗星碰撞產生。

版權:NASA, ESA and J. Olmsted (STScI)

「我們首先意識到的是,海衛八非常靠近水行俠星,在這顆水行俠星最大的衛星鄰近之處發現一顆這麼小的衛星是出乎意料之外的,」 加利福尼亞山景城地外文明探索研究所(SETI Institute)的馬克•肖沃爾特(Mark Showalter)說,「由於較大的衛星會緩慢地向遠離行星的方向移動,所以在遙遠的過去,海衛八曾經位於海馬現在的位置。」

海馬是海衛八與彗星碰撞後掉下來的碎片,天文學家的這一解釋得到了 1989 年旅行者 2號(Voyager 2)傳回的圖片印證,圖片顯示海衛八上有一個巨大的撞擊坑,大到幾乎能讓海衛八裂成碎片。「在 1989 年,我們認為那個巨坑應該就是一個火山口,」 肖沃爾特說,「但是在哈勃望遠鏡的幫助下,現在我們知道了原來是有一小塊兒海衛八掉落在了後面,也就是我們現在所知道的海馬。」 這兩個衛星的軌道如今相距了 7500 英里(約 12070 公里)之遠。

水行俠星的衛星系統「發展史」實在有些暴力和曲折:數十億年前,水行俠星從柯伊伯帶(Kuiper Belt,水行俠星軌道外天體密集的中空圓盤狀區域,充滿了冰凍狀態和巖石構成的天體)捕獲了大型衛星海衛一(Triton);海衛一的引力破壞了水行俠星原來的衛星系統,並進入了一個相對穩定的圓形軌道中,而破碎的衛星碎片則重新合併形成了水行俠星的第二代衛星系統;然而,來自彗星的轟炸讓第二代衛星被繼續破壞,導致了可能被視作第三代衛星海馬的誕生。

「根據對彗星龐大數量的可能,比較明確的是太陽系外的其他衛星也曾多次受到彗星的撞擊和破壞,然後又重新聚集,如此循環往復,」 這項新研究的共同作者傑克•利紹爾(Jack Lissauer)表示,「海衛八和海馬這對衛星給我們提供了一個有些戲劇性的例證,即衛星有時會被彗星撞成幾塊。」 利紹爾來自加利福尼亞矽谷的 NASA 艾姆斯研究中心(Ames Research Center)。

Hippocamp 一詞源自希臘神話中的馬頭魚尾獸,海馬(seahorse)的學名是Hippocampus(同時也是人腦記憶相關的重要區域「海馬體」的名稱)。國際天文學聯合會(International Astronomical Union)要求以希臘和羅馬神話中海底世界的生物來命名水行俠星的衛星。

本研究中的天文學家團隊由 M. Showalter(加利福尼亞州山景城地外文明探索研究所)、I.de Pater [加利福尼亞大學伯克利分校((University of California, Berkeley)]、J.Lissauer(美國加利福尼亞矽谷 NASA 艾姆斯研究中心)和 R. French(加利福尼亞州山景城地外文明探索研究所)組成。

該論文於 2 月 21 日刊登在科學期刊《自然》(Nature)雜誌上。

參考

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/tiny-neptune-moon-spotted-by-hubble-may-have-broken-from-larger-moon

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