原创 数亿年前,火星曾经也有一个行星环,现在变成了一个天体

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原创 数亿年前,火星曾经也有一个行星环,现在变成了一个天体

相对来说,火卫一更受科学家重视,因为它正在以每年1.8厘米的距离靠近火星。它目前距离火星平均为9378公里,据科学家计算,大约在1亿年以后,火卫一将会进入洛希极限(也就是《流浪地球》里提到过的),被火星的引力撕碎。

科学家们分析了火卫一被撕碎时会发生的事:大部分碎片形成一个环状物围绕在火星旁边,然后倾泻而下,落在火星表面;其余一小部分碎片会凝聚起来,形成一个新的火卫一,并且在碎片环落入火星时留在洛希极限之外。

(图片说明:左侧为火卫一,右侧为火卫二)

当火星环的碎片全部落在火星表面的时候,新形成的卫星就会像火卫一那样开始逐渐靠近火星,重蹈曾经的覆辙。然后,它会重新来到洛希极限,被火星引力撕碎,进入新的一轮卫星-环-卫星循环过程。根据2017年的研究,科学家认为火卫一在历史上已经多次经历了这个过程,而火卫二正是在某一次撕碎的过程中受到影响而出现和火星赤道的夹角的。

为此,Ćuk建立了一个计算机模型,来模拟原始火卫一在向外移动的过程中对火卫二倾角的影响。利用现在两颗卫星的数据,他们追溯到了遥远的过去,展示了火星的卫星经历过的历史。在大约39亿年前,整个太阳系都在经历着引力混乱、小行星到处撞击的大轰炸时代。火星也没有能够幸免,一颗小行星重重地砸在了它的表面,飞溅起来的碎片凝聚成为了火卫一。当时很可能也有其他小的卫星形成,但是它们最终都坠毁在了火星表面,只留下了火卫一和火卫二。

(图片说明:科学家模拟火星被撞击的画面)

大约在35亿年前,火卫一和火卫二还非常和谐,并且形成公转周期1:3的轨道共振。关于35亿年这个数据,也和3年前两位科学家的推测不谋而合。那个时候,火卫一的质量为目前的20倍,在距离火星半径3.3倍的位置公转。在两颗卫星形成轨道共振的过程中,原本严格在火星赤道上空公转的火卫一被拉偏,形成了今天的夹角,并且在接下来的几十亿年时间里稳定地保持着这个运行状态。

而相对的,火卫一则面临着周而复始的痛苦剧变,不断地在环与卫星的两种状态之间徘徊,经历着多次的浴火和重生,同时不断地损失自己的质量,到今天仅仅剩下35亿年前的1/20。

(图片说明:火卫一经历环-卫星-环的过程示意图)

模拟结果还显示,如果这个猜想成立,那么火卫一的形成时间应该不超过2亿年。这对我们来说是一件好事,因为我们有了清晰的标准来检验这个猜想的正确性。更幸运的是,科学家恰好也正在开展火卫一的探索项目。

根据日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)此前对外宣布的消息,他们将在2024年向火卫一发射探测器。它将会在火卫一表面收集样本,并带回地球进行研究。通过这些样本,科学家可以计算火卫一的年龄。如果它的年龄被检测出来只有几亿年或者更短,那么将可以成为这个猜测的有力证据。

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