“泰坦”以超预期速度远离土星

周一 · 知古通今 /

编译：五车二三三三

美编：苏奕月

后台：库特莉亚芙卡 李子琦

原文链接： http://www.astroarts.com/article/hl/a/11313_titan

在天文学里，泰坦专指土星的第六颗卫星——土卫六。 它是太阳系中仅次于木卫三的第二大卫星，仅比木卫三小约2%。 泰坦大气的主要构成部分是氮气，约占泰坦大气的 98% ，还有少量的甲烷等。泰坦的直径为5150千米，比水星还要大。

根据目前的研究成果，土卫六是我们太阳系内可能存在外星生命的首选之地。很多科学家相信，土卫六表面下可能存在一个全球性的海洋，因此，很可能会存在某种形式的外星生命。

此前，科学家认为土卫六像我们的地球卫星月球一样，正在以一个每年0.1厘米这样极其微小的速度远离土星。

卡西尼号探测器的观测数据显示，卫星泰坦每年以11厘米的速率远离土星。这比以往的预测快了100倍。

卡西尼号于2012年拍摄的泰坦与土星。从正侧面可以看到光环从泰坦后方穿过，土星上倒映着光环的影子。

月球以每年3.8厘米的速度远离地球。受月球引力的影响，地球表面会会发生非常微小的拉伸，从而使地球自转减缓，同时，相应的能量也导致月球的公转半径增加。

同样的事情也发生在地球以外的行星及其卫星上。土星最大的卫星泰坦也在逐年远离土星，但天文学家们似乎对其远离速度估计过低。

法国巴黎天文台的Valery Lainey等人的研究小组通过从2004年到2017年环绕土星的卡西尼号探测器获得的数据进行了两种不同路径的分析研究，探究泰坦远离土星的速度。该研究小组通过精确测量卡西尼拍摄的照片中背景恒星的位置来追踪泰坦位置的方法，发现泰坦在一年内远离土星11厘米左右，这是第一种方法。与之独立的另一种方法是，在超过100次的接近泰坦飞行中有十次，卡西尼号根据向地球发送的射电信号的频率变化追踪泰坦的轨道，得到了与前一方法相同的结果。

泰坦正以每年11厘米的速度远离土星，这一分析结果比此前预测的速度快100倍。这意味着目前距离土星约120万公里的泰坦诞生在比之前预想的更接近土星的位置。科学家虽然知道土星是在46亿年前太阳系形成后不久诞生的，但是关于它的光环和80颗以上的卫星是什么时候形成的还有很多不明确的地方。Lainey表示，这一研究结果为土星系的年龄、卫星何时诞生的问题提供了新的重要线索。

泰坦比以往的预测速度更快地远离土星，参与此次研究的美国加州理工学院Jim Fuller先生4年前发表的理论也能够推导出类似的结论。

迄今约50年来，卫星远离行星的速度都是使用相同的数学公式计算出来的。该理论认为，像泰坦这样位于行星远处的卫星，由于与行星之间的重力相互作用也相对较弱，所以与内侧的卫星相比移动较慢。另一方面，根据Fuller先生的理论，如果行星的振动和卫星的公转周期以一定的比例固定，即使是在远处的卫星也能以与内侧的卫星差不多的速度向外移动。

Fuller表示，这次的观测结果的意义在于揭示了行星和卫星的相互作用远超过现有的认知。土星和泰坦以外的行星系统、甚至太阳系以外的系外行星和联星也可以适用这一结果。

参考资料

1. NASA JPL：Saturn's Moon Titan Drifting Away Faster Than Previously Thought

2. Natutre Astronomy：Resonance locking in giant planets indicated by the rapid orbital expansion of Titan 论文

牧夫新媒体编辑部