四百年前，天文学家伽利略宣布他发现了围绕木星运行的四颗卫星，每一颗卫星都可以通过他的望远镜看到一个明显的白点。然而，在过去的40年里，天文学家们才得以对木星的卫星进行详细研究，从而揭示出四颗木卫一、木卫二、木卫一和木卫一是各自迷人的世界。
虽然它们的大小都差不多——大约是地球半径的四分之一——但这四颗卫星却各不相同:木卫一是剧烈的火山活动，木卫二被冰覆盖，木卫三有磁场，木卫四上布满了古老的陨石坑。此外，冰冷的木卫二被认为是太阳系中生命存在的有力候选者。
一个悬而未决的问题仍然困扰着行星科学家:木星卫星是如何形成的?
现在，加州理工学院行星科学教授康斯坦丁·巴蒂金(MS . x27;10, PhD . x27;12)和他的合作者、法国蔚蓝海岸天文台的亚历山德罗·莫比德利(Alessandro Morbidelli)为这个长期存在的问题提出了一个答案。通过分析计算和大规模计算机模拟，他们提出了一种新的木星卫星理论'的起源。这项研究发表在5月18日出版的《天体物理学杂志》上。
在我们太阳生命的最初几百万年里，它被一个由气体和尘埃组成的原行星盘所包围。木星从这个圆盘合并而成，并被它自己的卫星建造材料的圆盘所包围。这个所谓的环木星盘是由原行星盘的物质提供的，原行星盘在木星的两极像下雨一样落在木星上，然后沿着木星的赤道面从木星的引力影响范围流出。但这就是卫星形成的棘手之处;这个不断变化的圆盘是如何积累足够的物质形成卫星的?
Batygin和morbidelli&morbidelli&morbidelli&morbidelli&morbidelli&morbidelli&morbidelli&batygin的新模型结合了尘埃和气体在环木星盘上相互作用的物理学原理，解决了这一问题。特别是，研究人员证明，对于特定大小范围的冰状尘埃颗粒，将它们拖向木星的力和携带它们的气体向外流动的力(夹带力)完全相互抵消，使圆盘像一个巨大的尘埃收集器。巴蒂金说，这个想法的灵感来自于他外出跑步的时候。
他说:“我跑上一座小山，看到地上有一个瓶子，它没有从山上滚下来，因为从我身后吹来的风把它向上推，使它在重力的作用下保持平衡。”我想到了一个简单的类比:如果一个啤酒瓶沿斜面向下滚动类似于固体颗粒由于水动力阻力的轨道衰变，那么一定大小范围的粒子必须在木星的轨道上找到一个等效的平衡
研究人员# x27;该模型提出，由于向内牵引和向外牵引之间的平衡，木星周围的圆盘变得富含冰尘颗粒，每个颗粒的大小约为1毫米。最终，这个尘埃环变得如此之大，以至于它在自身重量的作用下坍缩成数千个直径约100公里的"卫星状小行星。经过数千年的时间，卫星卫星合并成卫星，一次一个。
根据这个模型，当第一个月亮(木卫一)形成，它的质量达到一定的阈值，它的引力影响开始在围绕木星的物质气态盘掀起波浪。通过与这些波的相互作用，月球向木星移动，直到它到达木星周围圆盘的内边缘，接近目前的轨道。这个过程在下一次的月亮上又开始了。
这种形成和向内迁移的顺序过程导致木卫一、木卫二和木卫三锁定在一个轨道共振中——木卫一每绕木星四圈，木卫二就会绕木星两圈，木卫一绕木星一圈。这种所谓的拉普拉斯共振是月球x27最显著和最著名的特征之一;轨道。
最后，该模型表明，来自太阳的辐射最终吹走了木星周围盘状星云中的剩余气体，留下了后来形成第四颗也是最后一颗主要卫星木卫四的残余卫星。然而，由于没有气体来驱动远程迁移，卡利斯托无法加入其他卫星的共振，只好每两周绕木星一周。
“我们所描述的木星卫星的形成过程可能是一个普遍的过程，”Morbidelli说。现在我们已经观测到围绕着一颗太阳系外的巨大行星PDS70c的圆盘，它看起来异常富含尘埃，就像我们预想的在木星卫星形成之前的圆盘一样
关于木星的卫星，还有很多东西有待发现。美国宇航局将于2024年发射“木卫二快船”任务，它将访问木卫二，目的是发现木卫二是否具备适合生命生存的条件。欧洲航天局还计划发射一个名为“木星冰态卫星探测器”(JUICE)的任务，重点是木星最大的卫星Ganymede。
这篇论文的题目是"巨型行星卫星的形成。"该研究得到了大卫和露西尔·帕卡德基金会、阿尔弗雷德·p·斯隆基金会和蓝色海岸天文台的支持。
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