土星环可能是由两颗原始冰卫星的碎片演化而来的，这两个卫星在几亿年前碰撞并破碎。根据格拉斯哥大学、奥斯陆大学和宇航局艾姆斯研究中心的行星研究人员进行的新模拟，没有进入土星环的碎片也可能促成了一些土星现在卫星的形成。 、SETI 研究所和杜伦大学。

大多数关于土星的当代高质量测量都来自宇航局的卡西尼号航天器，该航天器自 2004 年进入土星轨道以来，花了 13 年时间研究土星及其系统。

对卡西尼号数据的分析表明，土星环比最初想象的要年轻得多。

为了进一步研究这一问题，宇航局艾姆斯研究中心的雅各布·凯格雷斯博士和他的同事模拟了土星系统中前体卫星之间不同的碰撞可能是什么样子。

“关于土星系统，我们还有很多不了解的地方，包括它的卫星，那里的环境可能适合生命存在，”克格里斯博士说。

“因此，使用这样的大型模拟来详细探索它们如何进化是令人兴奋的。”

该团队使用开源模拟代码 SWIFT 进行模拟，其分辨率比以前的此类研究高出 100 倍以上，并为科学家提供了对土星系统历史的最佳见解。

如今，土星环距离这颗巨行星很近，处于所谓的罗希极限内，即最远的轨道，行星的引力足以瓦解距离更近的更大的岩石或冰体。绕更远轨道运行的物质可能会聚集在一起形成卫星。

通过模拟近 200 种不同版本的撞击，研究人员发现，各种碰撞场景都可以将适量的冰分散到土星的罗希极限，在那里冰可以沉淀成环。

而且，虽然其他解释无法说明为什么土星环中几乎没有岩石，但这种类型的碰撞可以解释这一点。

“这种情况自然会导致富含冰的环。当冰冷的原始卫星相互碰撞时，碰撞体核心的岩石分布范围小于上面的冰，”杜伦大学研究员文森特·埃克博士说。

冰和岩石碎片也会撞击该系统中的其他卫星，可能导致一连串的碰撞。

这种倍增效应可能会扰乱环外的任何其他前体卫星，而今天的卫星也可能是由这些卫星形成的。

但首先是什么引发了这些事件呢?土星的两颗前卫星可能会因太阳引力“叠加”而产生的通常很小的影响而发生碰撞，从而破坏了它们绕土星的轨道的稳定。

在正确的轨道配置中，来自太阳的额外拉力会产生滚雪球效应——一种共振——拉长和倾斜卫星通常为圆形和平坦的轨道，直到它们的路径交叉，从而产生高速撞击。

土星的卫星土卫五今天的轨道恰好超出了月球遇到这种共振的位置。

就像地球的月球一样，土星的卫星随着时间的推移从地球向外迁移。

所以，如果瑞亚很古老，它就会跨越近代的共鸣。

然而，土卫五的轨道非常圆形且平坦。这表明它没有经历共振的不稳定影响，而是最近形成的。

科学家们总结道：“我们的结论是，两颗不稳定的冰卫星的撞击是土星环近期形成或复兴以及中型卫星重新吸积的一个有希望的情景。”

“未来对轨道交叉碎片长期演化的研究，结合冰卫星和较小碎片之间碰撞的进一步和更详细的模型，将有助于限制这种情况对土星环、其卫星、土星环的影响。陨石坑和其他表面环境。”

他们的论文发表在《天体物理学杂志》上。