土星是太阳系中的第二大行星,它因其美丽的光环而被我们熟知,自从上世纪70年代以来,已经多个探测器对土星进行了抵达观测,而“卡西尼号”(Cassini)则是其中观测时间最长的一个。
“卡西尼号”于1997年10月发射升空,并于2004年7月抵达土星,在此之后,它进行了大约13年的观测,其传回的观测数据,极大地增加了人类对土星及其卫星系统的了解。而除了常规的观测数据之外,“卡西尼号”还有一些奇怪的发现,比如说就有人声称,它传回的影像显示,土星环里有飞碟(如下图所示)。
实际上,“卡西尼号”拍到其实是土星的一颗卫星——“土卫十八”(Pan),它最早由“旅行者2号”探测器发现,不过“旅行者2号”只是在“路过”土星时远远地拍到了它,而“卡西尼号”此次则是首次近距离拍摄到它的模样,从中可以看到,“土卫十八”具备中间隆起,四周扁平的特征,其形状与传闻中的飞碟非常相似。
有意思的是,在距离“土卫十八”不远的位置上,“卡西尼号”还拍到了土星的另一颗卫星——“土卫十五”(Atlas),它也具备与之类似的飞碟形状(如下图所示)。
不得不说,这样的情况实在是令人浮想联翩,一个迷人的猜测就是,或许在很久很久以前,有一个科技发达的外星文明曾经造访了太阳系,但因为某种原因,他们的两艘飞船被废弃在了土星附近,随后这两艘飞船就一直围绕着土星运行,最终变成了现在我们所看到的这两颗形状独特的卫星。
当然了,这只能说是天马行空的猜测,那从自然形成这方面来讲,它们是什么来头呢?实际上,科学家们也对此很感兴趣,在深入研究之后,科学家给出了一种解释:这两颗卫星的飞碟形状,应该是它们从土星环中吸收到大量的物质造成的。
科学家推测,在这两颗卫星在围绕土星运行的过程中,其自身的引力会不断地吸积土星环中的物质,而因为它们运行的轨道几乎和土星环在同一个平面上,所以这种吸积更容易发生在它们的赤道区域,如此一来,随着时间的推移,其赤道区域的物质就越积越多,最终就形成了中间隆起,四周扁平的飞碟形状。
与之对应的是,科学家发现,这两颗卫星有一半到三分之二的成分都与土星环中的物质基本相同,除此之外,现在的“土卫十八”运行在土星环的“恩克环缝”之中,而“土卫十五”则运行在土星环的“A环”外侧边缘,这表明了,在它们的演化过程中,其周围的土星环物质已被吸收完了。
看到这里可能有人会问了,土星的卫星那么多,为什么只有这两颗卫星是这种飞碟形状呢?其实这也是可以解释的。
总的来讲,这主要有两个原因,一个原因是,它们都曾经运行在土星环物质密集的区域,这使得它们可以大量地吸收到土星环中的物质,另一个原因则是,它们的质量都相对较小,其自身的引力还不足以重塑自身的形状。
简而言之,对于一个具有固态结构的天体来讲,当质量达到一定程度的时候,其自身的引力就能超过自身物质的强度,于是这个天体在整体上就会表现出类似流体的性质,在这种情况下,其自身的引力就可以重塑自身的形状,当达到流体静力平衡时,这个天体就变圆了。
实际上,我们看到的很多天体都是圆的,其实就是这个原因,从理论上来讲,一个具有固态结构的天体质量至少要达到10^21千克,其自身的引力才能够超过自身物质的强度。
而“土卫十八”和“土卫十五”的质量分别约为4.3 x 10^15千克和5.5 x 10^15千克,这远低于“天体变圆”所需的最低质量,也正因为如此,它们的飞碟形状会得以长期地保留下来。
所以一个合理的解释就是,在土星的众多卫星之中,只有这两颗卫星同时具备了“曾经运行在土星环物质密集的区域”和“质量相对较小”这两个条件。不过就目前的情况来看,这也只能说是一种理论上的推测,实际情况是否真是如此,还有待进一步的验证。