听说过火星环吗科学家过去曾经出现过,未来

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在太阳系内，行星环是一个常见的结构。从年伽利略成为了历史上第一个观测到土星环的人开始，人类已经认识它超过年了。

在最近几十年的时间里，我们对于行星环有了更多的了解。我们不仅在太阳系其他气体行星上全都发现了行星环，甚至在系外行星上也发现了同样的结构。这些发现一度让科学家认为：行星环是气体巨星的“专利”。

情况在年发生了改变，在距离我们近75亿公里以外的妊神星，被发现了行星环结构，从此让人类对于行星环有了新的认知。

就在妊神星被发现行星环的同一年，来自普渡大学西拉法叶分校物理与天文系的Hesselbrock与地球、大气、行星科学系的Minton提出了火星环的概念。他们认为，火星虽然现在看起来光秃秃的，但曾经也有一个属于它自己的行星环。而这个猜想，最近拥有了更加有力的证据，向我们展示了一个不一样的火星。

（图片说明：火星环假想图）

他们的推测，来自于火星的卫星——火卫一。

火卫一（Phobos，福博斯）是火星两颗卫星中较大的一颗，但是尺寸也非常小。它呈现出一个不规则的形状，轮廓尺寸约为26.6千米×22.2千米×18.6千米，看起来就像是一颗土豆。这两位科学家认为：火卫一的形成可能来自于一颗小行星对火星的撞击。小行星袭击火星后，在它的表面溅起大量的碎片。这些碎片飞溅到太空中，形成了一个环状结构，然后聚集在一起，形成了火卫一。根据他们的分析，那个时候的火卫一比现在要大一些。

最近的新研究将火卫二也考虑进来，共同来推测火星环的结构。

（图片说明：科学家模拟的火星环）

火卫二（Deimos，德莫斯），是火星较小的一颗卫星，平均半径为6.2千米。关于它的形成，引力俘获的假说相对比较流行，但一直饱受质疑。而它公转轨道和火星赤道的夹角，也始终没有得到一个合理的解释，这也是新研究试图通过火星环的假说来分析的原因之一。

SETI研究所的天文学家Matijauk告诉我们：“火卫二的轨道和火星赤道并不完美地处于同一平面的事实始终得不到重视，没有人会去花时间解释这个问题。但是，当我们有一个好想法并且重新审视它的时候，火卫二倾斜的轨道就向我们解释了其中巨大的秘密。”

说起来，火卫二的轨道也并没有那么倾斜，它和火星赤道的夹角仅有1.8°。除此之外，它的轨道没有什么特殊之处——偏心率极低，每30小时公转一圈……正是因为这些原因，所以很少有科学家会认真考虑这个夹角的问题。

相对来说，火卫一更受科学家重视，因为它正在以每年1.8厘米的距离靠近火星。它目前距离火星平均为公里，据科学家计算，大约在1亿年以后，火卫一将会进入洛希极限（也就是《流浪地球》里提到过的），被火星的引力撕碎。

科学家们分析了火卫一被撕碎时会发生的事：大部分碎片形成一个环状物围绕在火星旁边，然后倾泻而下，落在火星表面；其余一小部分碎片会凝聚起来，形成一个新的火卫一，并且在碎片环落入火星时留在洛希极限之外。

（图片说明：左侧为火卫一，右侧为火卫二）

当火星环的碎片全部落在火星表面的时候，新形成的卫星就会像火卫一那样开始逐渐靠近火星，重蹈曾经的覆辙。然后，它会重新来到洛希极限，被火星引力撕碎，进入新的一轮卫星-环-卫星循环过程。根据年的研究，科学家认为火卫一在历史上已经多次经历了这个过程，而火卫二正是在某一次撕碎的过程中受到影响而出现和火星赤道的夹角的。

为此，uk建立了一个计算机模型，来模拟原始火卫一在向外移动的过程中对火卫二倾角的影响。利用现在两颗卫星的数据，他们追溯到了遥远的过去，展示了火星的卫星经历过的历史。在大约39亿年前，整个太阳系都在经历着引力混乱、小行星到处撞击的大轰炸时代。火星也没有能够幸免，一颗小行星重重地砸在了它的表面，飞溅起来的碎片凝聚成为了火卫一。当时很可能也有其他小的卫星形成，但是它们最终都坠毁在了火星表面，只留下了火卫一和火卫二。

（图片说明：科学家模拟火星被撞击的画面）

大约在35亿年前，火卫一和火卫二还非常和谐，并且形成公转周期1:3的轨道共振。关于35亿年这个数据，也和3年前两位科学家的推测不谋而合。那个时候，火卫一的质量为目前的20倍，在距离火星半径3.3倍的位置公转。在两颗卫星形成轨道共振的过程中，原本严格在火星赤道上空公转的火卫一被拉偏，形成了今天的夹角，并且在接下来的几十亿年时间里稳定地保持着这个运行状态。

而相对的，火卫一则面临着周而复始的痛苦剧变，不断地在环与卫星的两种状态之间徘徊，经历着多次的浴火和重生，同时不断地损失自己的质量，到今天仅仅剩下35亿年前的1/20。

（图片说明：火卫一经历环-卫星-环的过程示意图）

模拟结果还显示，如果这个猜想成立，那么火卫一的形成时间应该不超过2亿年。这对我们来说是一件好事，因为我们有了清晰的标准来检验这个猜想的正确性。更幸运的是，科学家恰好也正在开展火卫一的探索项目。

根据日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）此前对外宣布的消息，他们将在年向火卫一发射探测器。它将会在火卫一表面收集样本，并带回地球进行研究。通过这些样本，科学家可以计算火卫一的年龄。如果它的年龄被检测出来只有几亿年或者更短，那么将可以成为这个猜测的有力证据。