土星为何仅一颗大卫星？新研究称磁场强度成关键变量

IT之家 4 月 14 日消息，科技媒体 scitechdaily 昨日（4 月 13 日）发布博文，报道称中日研究团队在《自然 · 天文学》发表论文，揭示木星与土星卫星系统差异的成因。IT之家援引博文介绍，木星与土星作为太阳系最大的两颗气态巨行星，拥有最庞大的卫星系统。木星目前已发现超过 100 颗卫星，拥有 4 颗大型伽利略卫星（木星四颗最大卫星的统称），包括太阳系最大的木卫三；而土星则有 280 多颗，但非常凸出的只有土卫六（泰坦），它是太阳系中第二大的卫星。这张合成图像从左到右依次显示了木卫一、木卫二、木卫三和木卫四。图片来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室德国航空航天中心研究人员为解释木星与土星的卫星差异，构建了统一物理模型，通过数值模拟回溯两颗行星的早期演化。团队模拟了行星内部结构、温度变化及磁场强度，并对星周盘进行 N 体模拟，追踪卫星的形成与迁移过程。模拟结果表明，卫星系统的差异源于星周盘结构的不同，而这又受到行星磁场强度的影响。木星早期强磁场在星周盘内部“清理”出一个磁层空腔，这一区域成为卫星的“避风港”，有效阻止了木卫一、木卫二和木卫三等大型卫星向行星迁移并最终坠毁。相比之下，土星早期磁场强度不足，无法形成类似的磁层空腔。缺乏这一保护机制，迁移中的卫星难以在星周盘内存活，导致土星最终只保留了土卫六这一颗大型卫星。这一发现将行星磁场强度与卫星系统架构直接关联，为理解行星形成提供了新视角。该模型不仅解释了太阳系内的观测结果，还可应用于系外卫星预测。模型推断，类似木星大小或更大的行星倾向于形成紧凑的多卫星系统，而土星大小的行星可能仅拥有一两颗大型卫星。研究团队计划进一步扩展模型，探索太阳系外其他卫星系统的形成规律。模拟显示木星强磁场在星周盘内形成空腔（左），而土星因磁场较弱无法形成类似结构（右）