太阳系最美——土星之环，古老“月球”的部分？
土星，绚丽之环，被遗忘者
土星（英文：Saturn，拉丁文：Saturnus，符号：♄），是太阳系八大行星之一，到太阳的距离排在太阳系第六，名称Saturn来自于罗马神话中的农业之神萨图恩。
土星是气态巨行星，主要由氢组成，还有少量的氦与少量元素，内部的核心包括岩石和冰，外围由数层金属氢和气体包覆着。虽然和木星有着极其相似的结构，但是由于它的尺寸和密度，导致其名气没有木星高。
然而土星却是太阳系最美丽的星球，其光环（99.99%冰组成）特别大而且明亮，能够通过天文望远镜直接观察到。但是其厚度很小，所以当其与公转平面夹角为0时就能看到十分神奇的”环消失现象“。
土星的环和倾斜可能是失踪的古月亮的产物
一项新的研究表明，“grazing encounter”可能已经将古月球粉碎成碎片以形成土星环。
环的猜想——海王星作用 or 其它
土星环围绕着行星的赤道旋转，是一个致命的赠品，行星正在倾斜旋转。带状的巨人相对于它绕太阳运行的平面以26.7度角旋转。长期以来，天文学家一直怀疑这种倾斜来自与邻近海王星的引力相互作用，因为土星的倾斜像旋转的顶部一样，与海王星轨道的速率几乎相同。
但麻省理工学院和其他地方的天文学家进行的一项新的建模研究发现，虽然这两颗行星可能曾经同步过，但土星已经逃脱了海王星的拉力。
是什么导致了这种行星的重新排列？该团队有一个经过精心测试的假设：古月球失踪。在《科学》杂志上发表的一项研究中，该团队提出，今天拥有83颗卫星的土星曾经至少再有一颗卫星名为Chrysalis。
环的突变——“蚕蛹”破碎
但研究小组估计，大约1.6亿年前，蚕蛹变得不稳定，并且在一次放牧相遇中离它的星球太近了，将卫星拉开了。月球的损失足以将土星从海王星的掌握中移除，并使其具有今天的倾斜度。
更重要的是，研究人员推测，虽然大多数蚕蛹破碎的身体可能对土星产生了影响，但其碎片的一小部分可能仍然悬浮在轨道上，最终分解成小冰块，形成行星的标志性环。
因此，这颗缺失的卫星可以解释两个长期存在的谜团：土星现在的倾斜度和它的环的年龄，以前估计大约有1亿年的历史 - 比行星本身年轻得多。
“就像蝴蝶的蛹一样，这颗卫星长期处于休眠状态，突然变得活跃起来，环出现了，”麻省理工学院行星科学教授，新研究的主要作者杰克智慧说。
研究突破——海王星共振与引力
在2000年代初，科学家们提出了土星倾斜轴是土星与海王星陷入共振或引力联系的结果。但是，美国宇航局的卡西尼号航天器进行的观测，从2004年到2017年绕土星运行，给这个问题带来了新的转折。科学家发现，土星最大的卫星土卫六正在以比预期更快的速度从土星迁移出去，速度约为每年11厘米。土卫六的快速迁移及其引力使科学家得出结论，月球可能是导致土星倾斜并使土星与海王星共振的原因。
“但这种解释取决于一个主要的未知数：土星的惯性矩，即质量在行星内部的分布方式。土星的倾斜可能表现不同，这取决于物质是更集中在其核心还是朝向表面。为了在这个问题上取得进展，我们必须确定土星的惯性矩，”Wisdom说。
丢失的元素——古月“Chrysalis”消失不见
在他们的新研究中，Wisdom和他的同事们希望利用卡西尼号在“大结局”中的最后一些观测结果来确定土星的惯性矩，这是任务的一个阶段，在此期间，航天器进行了一次非常接近的方法，以精确地绘制整个行星周围的引力场。引力场可以用来确定行星中质量的分布。
Wisdom和他的同事们模拟了土星的内部，并确定了与卡西尼号观测到的引力场相匹配的质量分布。令人惊讶的是，他们发现这个新发现的惯性时刻将土星放在靠近，但正好与海王星共振之外——这些行星可能曾经同步过，但现在已经不同步了。
因此，研究人员重新检查了描述行星进动的数学方程，这就是行星的自转轴如何随时间变化。这个等式中的一个项有来自所有卫星的贡献。该团队推断，如果从这一总额中移除一颗卫星，它可能会影响地球的进动。
古月猜想——到底成立否？
问题是，这颗卫星必须有多大，它必须经历什么动力学才能将土星从海王星的共振中带走？
Wisdom和他的同事们进行了模拟，以确定卫星的性质，例如它的质量和轨道半径，以及将土星从共振中击出所需的轨道动力学。
他们的结论是，土星目前的倾斜是与海王星共振的结果，并且卫星Chrysalis的丢失，其大小约为土星的第三大卫星Iapetus的大小，使它逃脱了共振。
在2亿到1亿年前的某个时候，蚕蛹进入了一个混沌的轨道带，经历了与Iapetus和土卫六的多次近距离接触，最终在一次掠掠中与土星过于接近，将卫星撕成碎片，留下一小部分作为碎片散落的环环绕地球。
他们发现，蚕蛹的丢失解释了土星的进动，以及它现在的倾斜，以及土星环的晚期形成。
“这是一个非常好的故事，但就像任何其他结果一样，它必须由其他人来检查，”Wisdom说。“但似乎这颗丢失的卫星只是一个蚕蛹，等待着它的不稳定性。
