火卫二的秘密：火星曾有过光环

　　研究人员对火星的理论研究猜测火星也有环，并对火卫一进行了模拟研究证实了该理论模型。新的研究已经将火星卫星Deimos加入到混合模型中--研究结果与以前的模型完全一致。这一结果表明我们有更多证据证明火星曾经有环。

璀璨，朦胧的荧惑星——火星，它的过去或许更加光彩夺目。新研究进一步证明火星这颗红色行星曾经有过火星环。新线索就在火卫二。火卫二的轨道并非完全平行于火星赤道，存在轻微倾角，很可能是火星环引力作用的结果。

　　实际上，卫星环系统没那么复杂。人们谈到卫星环，首先联想到土星，这一点毫无疑问，然而太阳系半数行星都有行星环，例如土星，天王星，海王星，木星，甚至矮行星妊神星，喀戎，小行星Chariklo等都有环。

　　妊神星（图片来源：Illustration Credit: Instituto de Astrofsica de Andaluca）

　　2017年，两位研究员曾提出火星曾经有火星环。他们对火卫一进行动画模拟，发现火卫一很可能是由小行星撞击火星形成的，残骸飘向太空，形成了火星环，最终形成原型火卫一——其质量可比现在火卫一大得多。

　　现在，新研究把火卫二纳入理论模型，研究结果与先前的理论推理吻合。

　　凤凰计划（SETI）的库克（Matija Cuk）解释:“火卫二轨道与火星赤道并不完全平行，这一事实曾被人们忽视，更没有人愿意尝试解释它。

　　不过，我们一旦有了这个大胆的猜想，就会以全新的视角解读它：火卫二轨道倾斜背后隐藏着巨大秘密。”

　　火卫二轨道倾斜角度不大——仅为1.8度。此外，火卫二的轨迹相当正常，轨道周期约30小时，还有着极小的离心率——难怪没人愿意琢磨这其中门道。

　　火卫一（图片来源：Credit: G. Neukum (FU Berlin) et al., Mars Express, DLR, ESA）

　　然而火卫一确实不太寻常。火卫一距离火星近得多，其轨道周期仅7小时39分，而且火卫一以每年1.8厘米的速度靠近火星。

　　科学家预测，在未来的一亿年里，火卫一将达到洛希极限，这是行星与其卫星间的最小可能距离。一旦小于这一距离，火星的潮汐作用会将其解体。

　　解体之后，一些残骸掉落火星，另一些将重组，再次形成新的卫星。这个质量更轻的新卫星会向外逃逸，与此相反，火星环受到到引力作用，向内迁移。

　　2017年的研究结果显示，这种解体-重组现象发生过多次，这也是火卫二成因。

　　经过无数次模拟，库克和他的团队尝试构建模型，分析向外逃逸的原型火卫一如何影响火卫二轨道的倾斜。最终发现，原型火卫一的质量如达到现在月球的20倍，这时火卫二与火卫一达到1：3的轨道共振，同时火卫二距离火星是火星半径的3.3倍，导致火卫二轨道的轻微偏斜。几十亿年来，火卫二轨道变化甚小，成为我们现在看到的火卫二轨道。

　　火卫二（图片来源：Credit: HiRISE, MRO, LPL (U. Arizona), NASA）

　　库克认为这一过程必然发生过，39亿年前的大撞击之后，原型火卫二很可能被分解，再重组，那时，火卫二的轨道与火星赤道平行，（或者几乎平行）但好景不长，因为在原型火卫一与火卫二的双星共振系统中，起初一定会存在轻微的轨道倾角情况。

　　他还告诉ScienceAlert的记者“35亿年左右是我们的最佳推测。之前赫塞尔·布鲁克（Hesselbrock） 和明顿（Minton)的研究显示35亿年前火星曾经有过一颗质量是现在火卫一20倍的卫星，而我们的推测与他们的计算刚好吻合。”

　　有着轻微轨道倾角的火卫二不断进行分解和重组，这一过程也意味着那次大撞击导致火卫二轨道瓦解的可能性较小。而且由于火卫二离心率极低，因此路过的小行星影响火卫二的轨道倾角和离心率的可能性也不大。

　　至于原型火卫一，它有可能受火星引力作用，再一次分解。

　　库克还说：“火星环一旦环消失，火卫二也开始受火星潮汐作用影响，靠近火星（就像火卫一那样），一旦达到洛希极限，潮汐力会将其摧毁，残骸散落成为新的火星环，这个过程可能进行了两次，形成我们现在看到的火卫一。

　　这意味着如今的火卫一可能形成于约2亿年前，而2亿年刚好在科学家检测该模型理论的阈值内。

　　这些样本将用于检测火卫一表面的年龄，如果样本年龄不超过几千万年，那么将证实研究团队的预测结果。该结果曾发布于第236次美国天文学会大会上，收录于《天文物理期刊》中。如今可以在arXiv上检索到。

　　作者: MICHELLE STARR

　　FY: 蕾姆蕾姆

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