从开普勒提出行星三定律，到牛顿提出万有引力的法则，人类终于认识了太阳系行星的运行规律，并且可以将它们的轨道计算得非常精确。我们几乎认定，在这些法则的约束下，太阳系天体将可以稳定地运行在自己的轨道上。但实际上，情况并非如此。 科学家观测发现，我们头顶上的月球，原本也应该按照同样的物理法则运行，但它实际上却以每年大约3.8厘米的速度远离地球。 这个现象，和潮汐锁定类似，被称作潮汐加速。 我们知道，月球的强大引力会给地球带来一个很明显的自然现象，那就是海洋的变形了隆起，也就是所谓的潮汐。潮汐在起落的过程中，会与地球产生摩擦，这对于地球来说就像是一个刹车系统。虽然这个摩擦力非常小，但是在漫长的岁月里，依然可以产生足够明显的效果。关于地球减速的研究也非常多，比如今年3月份发表在《古海洋学与古气候学》杂志上的研究表明：7000万年前地球每年有372天，比现在自转快得多。 另一方面，地球自转减速意味着角动量在减小，这部分角动量转移到了月球，才保证了地月系的角动量守恒。这体现在月球上就是远离地球，力矩增加，最终导致月球以每年3.8厘米左右的速度远离地球。这个距离仍然看似微不足道，但长时间积累下来也同样非常可观。 我们以前也介绍过，月球远离的终点是和地球互相潮汐锁定，就像冥王星和卡戎一样。但是这个过程需要的时间比太阳灭亡还要久远，所以我们不太可能看到这一天的到来。 月球绝不仅仅是唯一正在“逃离”的天体，太阳系内很多卫星也都在远离自己的行星，甚至行星们也在远离太阳。除了月球以外，最能引起科学家关注的潮汐加速天体，就是土卫六泰坦了。土卫六远离土星本不是那么稀奇的事，真正引起科学家关注的是，我们似乎低估了它远离的速度。 加州理工学院的理论天体物理学家吉姆·富勒告诉我们：“之前很多人都推测，像土卫六以及木星的木卫四这样的卫星，都是在今天我们所看到的轨道附近形成的。” 以往科学家们普遍相信，土卫六远离土星的速度非常缓慢，大概每年以0.1厘米的速度远离，这比月球逃离地球的速度要慢得多。他们认为这是非常合理的，因为土星是气体巨星，没有地球这样的固体表面和液态海洋。显然和陆地以及海洋相比，气体带来的摩擦力要更小，所以土卫六远离的速度不会那么快。 但最近的研究却让科学家们大跌眼镜，土卫六的远离速度远远超过了当初的预期，甚至也超过了月球。最新数据表明：土卫六远离土星的速度为11厘米/年，这比当初的预期大了整整100倍！如果只有一项研究得到这个结果，科学家或许还不会如此震惊。可是，如今有两项完全不相干的研究，同时指向了这个结果，让科学家意识到了以往的认知很可能出现了谬误。 第一项研究基于卡西尼号探测器在探测土星期间收集到的数据，观测土卫六和背景星空的相对位置。然后，他们又追溯到最早至1886年的历史观测数据，并将二者结合，就可以计算出土卫六相对于土星的位置随时间有何变化。 第二项研究同样也依赖卡西尼号任务的结果，但是方法完全不同。在2006年到2016年间，卡西尼号探测器在地基深空网络的监测下，与土卫六有10次近距离的接触。在这几次接触时，科学家都可以精确测量土卫六的引力对卡西尼号探测器速度的微弱影响，进而计算土卫六和土星之间的距离。 可以看得出来，这两项研究几乎完全没有任何关系，但是最终却得出了同样的结果。"通过使用两组完全独立的数据——天体测量法和辐射测量法——以及两种不同的分析手段，我们得到了完全一致的结果。"前NASA喷气推进实验室的天文学家、现法国巴黎天文台的瓦雷里·莱尼（Valéry Lainey）介绍说。 这个分析结果告诉我们，在45亿年前土卫六刚刚诞生的时候，它比现在要更加靠近土星。经过45亿年的时间，它已经向外迁移了大约120万公里，这足足是地月距离的3倍还要多！“这意味着土星的卫星系统，甚至可能还有它的行星环，在形成和演化的过程中，都经历了比我们以前所想象的更加巨大的变化。”富勒表示。 很明显，我们对于土星所产生的潮汐加速现象的理解还有一块空白区域。不过，虽然新发现显示土卫六远离土星的速度比原有理论高了100倍，但科学家们还是有理论来解释这个现象的。 2016年，富勒就在宇宙中的双星系统中发现了一种叫做共振锁定的现象，或许可以解释土卫六的远离速度。所谓的共振锁定，被认为发生在卫星的引力对行星形成挤压时所产生，使其发生剧烈的振动。在这个过程中，潮汐能会大量损失，从而给卫星提供一个向外的力，使其加速远离行星。 理论提出之后，我们需要实际的观测去验证。幸运的是，目前NASA的朱诺号探测器正在围绕木星运行，对木星系进行观测和研究。而且，木星也是和土星一样的气体巨星，伽利略卫星也都是像土卫六一样的巨大卫星，它们都可以提供重要参考。 世界上没有什么是不变的，即使严格遵守着牛顿定律、相对论的天体，也会一点点改变自己的运行规律。我们要懂得在改变中找到不变的真理，才能在不断变化的宇宙中获得更长久的生存时间。 |
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