关于海卫一的前世今生

过去几十年里，我们已经获取了太阳系众多卫星的大量信息，包括木星的卫星(其中69个已经被识别并命名)、土星的卫星(62个)和天王星的卫星(27个)。在这三个行星系统中，这些气态巨行星的卫星都有着同向且低倾角的轨道。然而，天文学家注意到，海王星系统的情况截然不同。

与其他气态巨行星相比，海王星的卫星要少得多，而且系统的大部分质量集中在它的一颗卫星上，即海卫一。根据以色列魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science in Israel)和位于科罗拉多州博尔德的西南研究所(SwRI)的一项新研究，海王星可能曾经拥有更大规模的卫星系统，而海卫一的到来使之不复存在。

关于海卫一的前世今生

这项名为“海卫一的演化与原始的海王星卫星系统”的研究在《天体物理学杂志》上发表。研究小组包括来自魏茨曼研究所的天体物理学家和地球物理学家罗尔卡·鲁夫，以及世界资源研究所负责人罗宾·m·坎普。他们共同建立了一个原始海王星系统的模型，以研究海卫一的到来给海王星系统带来的改变。

多年来，天文学家一直认为，海卫一曾经是一颗矮行星，然而事实并非如此，海卫一并非是海王星的土著，而是依靠海王星的引力从柯伊伯带捕获的俘虏。这是基于其逆行且高倾角轨道(156.885°海王星的赤道)推断出来的，因为它与其它气态巨行星及其卫星的模型形式正好相反，这些模型表明，作为气态巨行星，它们的卫星是从它周围的残骸碎片盘中形成的。

其他气态巨行星的卫星的常规轨道与行星的赤道通常小于1°，因此，从这一角度推断，海卫一曾经是由两个跨海王星对象(TNOs)组成的一部分。当它们经过海王星时，海卫一被引力捕获，并逐渐进入它的现在轨道。

正如鲁夫博士和坎普博士在他们的研究中所指出的那样，这颗巨大的卫星的到来，可能会给海王星系统造成很大的破坏，并影响到它的演化。这包括海卫一和海王星之前的卫星之间进行过相互作用，比如分散或碰撞，从而改变了海卫一的轨道、质量以及整个系统。他们解释道:

“我们评估的是，原始卫星的碰撞是否足以制造出一个残骸碎片盘，以加速海卫一的自转，或者是海卫一是否会首先经历由碰撞带来破坏影响。我们在计算原始卫星系统的质量，它是现在海王星系统的基础。”

为了检测海王星系统是如何演化的，他们考虑了不同类型的原始卫星系统。这其中包括天王星目前的系统，由天王星最大的卫星天卫一、天卫二、天卫三和天卫四等组成。然后他们进行了模拟，以确定海卫一的到来将如何改变原系统。

这些模拟基于破坏尺度定律，该定律考虑了海卫一和其他天体之间的非碰撞和运行带来的影响，和这些影响将如何导致系统中物质的再分配问题。他们在200次模拟后发现，一个与当前的天王星系统(或更小的)质量比类似的系统，最有可能产生当前的海王星系统。他们解释道:

“我们发现，一个质量比类似于天王星系统或更小的卫星系统会有很大可能产生了目前的海王星系统，而质量更大的系统的可能性很低。”

他们还发现，海卫一与早期卫星系统的相互作用也为其最初的轨道的快速变小提供了一种可能的解释——保持小型不规则卫星的轨道，以免它们被踢出其本来的轨道。海王星和海卫一之间的潮汐作用形成了海卫一现在的轨道。

最终，这项研究不仅为海王星的卫星系统不同于其他气态巨行星提供了一个可能解释；它还表明，海王星可能来自于柯伊伯带是有根据的。曾几何时，海王星可能有一个与木星、土星或天王星非常相似的卫星系统。但由于它恰到好处的位置，从柯伊伯带中捕获了矮行星大小的天体后，从此它就改变了。

展望未来，鲁夫和坎普指出需要进行额外的研究，以阐明作为海王星卫星的海卫一的早期演化。本质上讲，关于已经存在的卫星系统对海卫一的影响，以及它的小型不规则卫星的稳定性方面还存在一些问题亟待解决。