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科学家正在研究土星的卫星土卫六，以了解潮汐力如何影响其轨道，揭示其内部结构和过去变化的线索。这项研究表明，土卫六的轨道在地质时间尺度上正在迅速演变，这意味着过去 3.5 亿年内的一次事件扰乱了它曾经稳定的轨道。无论是由于撞击还是其他天体事件，研究结果表明土卫六仍在进入圆形轨道，这让科学家们对其近期的过去仍是一个谜。
SwRI 研究了土星的卫星土卫六，以评估其潮汐耗散率，即它绕着这颗环状行星以巨大的引力运转时损失的能量。了解潮汐耗散有助于科学家推断土卫六的许多其他情况，例如其内核的构成和轨道历史。图片来源：NASA/JPL-Caltech/空间科学研究所
美国西南研究所 (SwRI) 的科学家正在研究土星的卫星土卫六在绕行过程中如何损失能量，这一过程被称为潮汐耗散。这种能量损失是由土星巨大的引力引起的，它为了解土卫六的内部结构及其轨道随时间的变化提供了关键见解。
“大多数人想到潮汐时，都会想到随着月亮经过头顶，海洋会进进出出，”Brynna Downey 博士说。“但那只是因为水比其他任何东西都更自由地流动。当月亮经过头顶时，岩石也会做出反应，只是不那么明显。但月球施加的那一点点引力就是我们所说的潮汐耗散。” Downey 是科罗拉多州博尔德市 SwRI 太阳系科学与探索部门的博士后研究员，也是在《科学进展》杂志上发表的一篇关于这一主题的论文的主要作者。
SwRI 的科学家已经确定，按照泰坦轨道的变化速度，它应该在大约 3.5 亿年内获得圆形轨道。泰坦目前有一个非圆形或偏心轨道，这意味着在过去的 3.5 亿年中发生了一些事情扰乱了它的轨道。图片来源：NASA
在地球的卫星上，科学家通过将激光反射到放置在其表面的镜子上来测量潮汐耗散，检测运动的微小变化。由于这种方法在泰坦上无法使用，研究人员改为通过分析卫星自转轴的细微变化来估计影响——如果没有潮汐力的作用，这些差异就不会存在。
“卫星的潮汐耗散影响它们的轨道和旋转演化以及它们维持地下海洋的能力，”Downey说。“现在我们已经估计了泰坦上的潮汐强度，它告诉我们轨道变化的速度有多快？我们发现，它在地质时间尺度上变化得非常快。”
Downey和她的合著者、加州大学圣克鲁斯分校的弗朗西斯·尼莫博士认为，泰坦自旋极点方向的角度只能归因于摩擦，并推导出一种将此角度与潮汐摩擦参数联系起来的方法。通过这种方式，他们能够从泰坦目前的自旋状态推断出它的一些历史。随着未来太空任务计划前往木星的两颗卫星木卫二和木卫三等各种卫星，唐尼希望这种方法也能应用于其他卫星。
卫星内部的摩擦使其缓慢地向圆形轨道前进。按照其轨道变化的速度，泰坦应该在大约 3.5 亿年内获得圆形轨道。泰坦目前有一个非圆形或偏心轨道，这一事实意味着在过去的 3.5 亿年内发生了一些扰乱其轨道的事情。
“许多事情，例如古老卫星的撞击或丢失，都可能影响轨道并使其偏心；我们的研究结果无法确定事件的性质，其他人提出了几种选择，”Downey说。“最重要的是，我们认为在过去的 3.5 亿年里有什么东西扰乱了土卫六的轨道，这在太阳系历史上是相对较近的。我们正在观察从该事件到它再次进入圆形轨道之间的时间点的快照。”
编译自/scitechdaily
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