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土星解釋了木星的未解之謎?

在1610年,伽利略利用望遠鏡,在夜空中發現了木星周圍的四顆衛星──木衛一埃歐(Io)、木衛二歐羅巴(Europa)、木衛三蓋尼米德(Ganymede)、木衛四卡利斯托(Callisto),我們現在將它們稱為「伽利略衛星」。伽利略衛星的體積較龐大,最大的木衛三蓋尼米德甚至比水星的還大。

衛星與行星比大小 [1]



  以往的研究中,普遍認為伽利略衛星的形成是在行星形成的最後階段,由木星周圍的盤狀物質,相互堆積聚合形成;但是這個學說中,科學家無法解釋:木星周圍盤狀物質的來源,以及它們堆積聚合的機制。

  讓我們來看看木星成長的過程,太陽系剛形成的時候,周圍繞著盤狀的氣體和灰塵,我們稱之為「原吸積盤」(protoplanetary disk),而在太陽風的影響之下,這些原本緊鄰太陽的物質,都被吹到較遠的軌道去了,而木星、土星的軌道剛好就是太陽風能推送到的最遠距離,因此它們被餵的最肥,因為冰晶較岩石輕,因此距離太陽較近的木星岩石含量較高、較遠的土星的冰晶含量較高

  也因為如此,原始木星軌道周圍幾乎都被清空了,那麼木星又是怎麼抓住足夠多的固體物質,製造出巨大的伽利略衛星呢?這個問題困擾了科學家好多年。



太陽系的形成 [2]



  而現在,一個可能的答案出現了:是土星幫助伽利略衛星形成的。為什麼這樣說呢?用電腦模擬原吸積盤的演化過程,而木星周圍的有一個真空地帶──幾乎不存在任何物質。

  但是,在真空地帶的外緣,散布著大量的微行星(planetesimals),而微行星隨時間不停的相互堆積。

  科學家甚至認為,土星的岩石核心很可能是由微行星構成,或是由微行星帶轉移過去的。而且,土星的重力場使得部分微行星朝著木星、甚至太陽系內部靠近,因此木星才有足夠的固體物質,形成巨大的伽利略衛星

  不僅如此,土星的重力場也使得部分微行星跑到火星與土星間的小行星帶,提供了大量含碳物質;而被太陽風吹到外圍的冰晶,也被拉進太陽系內部,增加了太陽系內部的水氣含量。



土星結構 [3]



小行星帶(綠色) [4]



  總結來說,大型行星的存在會影響行星系統和小天體的分布。

  科學家藉由這個電腦模擬不但可以解釋伽利略衛星的行程,也可以推測,藉由行星間的影響,巨大衛星比較容易出現在多行星系統中(如太陽系);而這個發現能夠推廣到系外適居衛星的探索──就如同太陽系中的土衛二恩克拉多斯、木衛二歐羅巴一樣。



土衛二恩克拉多斯 [6]



木衛二歐羅巴 [5]



原始資料:

https://www.space.com/40350-saturn-core-critical-jupiter-moon-formation.html?utm_source=notification



參考資料:

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BE%AE%E8%A1%8C%E6%98%9F

http://edresource.nmns.edu.tw/ShowObject.aspx?id=0b81a1fa1d0b81d9f55b0b820b58b4

http://web2.nmns.edu.tw/PubLib/NewsLetter/103/321/a-3.pdf

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E8%A1%8C%E6%98%9F%E7%9B%A4



圖片來源:

0. https://www.space.com/40350-saturn-core-critical-jupiter-moon-formation.html?utm_source=notification

1. http://faculty.virginia.edu/skrutskie/ASTR1210/notes/galsat.html

2. http://slidesplayer.com/slide/11255546/

3. http://www.enchantedlearning.com/subjects/astronomy/planets/saturn/saturninside.shtml

4. https://www.space.com/16105-asteroid-belt.html

5. http://wusfnews.wusf.usf.edu/post/signs-hospitality-life-found-saturns-moon-enceladus

6. http://sen.com/news/cracks-in-europa-reveal-a-tilted-past



 

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