无论土星环年轻还是古老它的卫星可能和土星本身一样古老

土星因两件事而闻名：其标志性的环结构和庞大的天然卫星系统。目前，已发现146颗卫星和小卫星围绕这颗环巨星运行，其中24颗是常规卫星。其中包括七颗最大的卫星：土卫六、土卫五、土卫八、土卫四、特提斯、土卫二和土卫一，这些都是被认为拥有内部海洋的冰体。

此外，关于这些卫星的年龄也存在一些悬而未决的问题，一些人怀疑它们是最近形成的(比如土星环，有几亿年的历史)。

为了解决这些问题，一个国际天文学家团队创建了一系列高分辨率模拟，并改进了对海王星外天体(TNO)数量的估计。

这使得他们能够为土星上陨石坑最严重的常规卫星——土卫一、土卫二、特提斯、土卫一和土卫五建立撞击年表。这为所有五颗卫星设定了4.1亿年和44亿年的年龄限制，最里面的两颗卫星比外面的三颗卫星显得更年轻。这些结果可能对我们理解外太阳系卫星的形成和潮汐演化具有重大意义。

这项研究由东京工业大学地球生命科学研究所(ELSI)的研究员EmilyWaiWong领导。ELSI和天文学与地球科学研究中心(ORI-RCAES)起源研究所的副教授RamonBrasser、行星宜居中心(PHAB)副主任StephanieC.Werner也加入了她的行列。奥斯陆大学和西南研究所(SwRI)的首席研究科学家MichelleR.Kirchoff。

他们的论文“土星的古代规则卫星”发表在《伊卡洛斯》杂志上。

由于样本返回任务尚未发送到土星系统，因此获得其卫星的准确年龄非常困难。黄和她的团队转而建立这些卫星的陨石坑年表，而不是放射性测年样本。

通过测定撞击坑的年代的年代，可以确定这些卫星的存在时间的一些一般限制。这个过程的第一步是模拟太阳系外层的陨石坑发生率，巨行星的迁移导致了移位的海天体和其他天体的周期性轰击。

在之前的一项研究中，Wong和她的同事对外太阳系进行了时间线模拟，从巨行星迁移的开始开始，他们将时间定为45亿年前。然后，他们使用预测性蒙特卡罗模拟来确定预期的陨石坑密度，假设海星天体遇到巨行星及其卫星时有两种不同的尺寸频率分布。将这些数据结合起来，得出木星、土星和天王星陨石坑最严重的卫星的表面年龄，范围从3.8到4.4。亿年。

不幸的是，由于模拟中的星子数量有限，这些模拟以及之前的其他模拟在过去35亿年中分辨率很低。这使得他们无法获得陨石坑密度低的卫星(如土卫二)的准确年龄，并且根据两种不同大小的海天组织得出的年龄显示出显着的变化。正如他们在论文中指出的那样：

“在这项工作中，我们在冰冷的常规卫星上获得了更准确的陨石坑年代学，可以应用于太阳系的整个历史。我们根据与现有年龄等时线类似的年龄等时线，计算了所述卫星的各种陨石坑直径的模型表面年龄“对于内太阳系的月球和火星。我们将这种新的年代学应用于土星内卫星，以计算其最密集的陨石坑表面的更准确的模型表面年龄。”

据此，他们计算出了土星常规卫星的新年龄，该年龄比Wong及其同事之前估计的年龄大约早110至3亿年。他们从这项研究中获得的土卫二和土卫二陨石坑平原的年龄估计分别为4.16Ga和4.10Ga，而土卫三、土卫一和土卫五的年龄估计约为4.4Ga，不确定性约为3亿年。正如他们所写，他们还注意到这些估计的一个有趣的模式：

“无论使用哪种方法，卫星的表面年龄通常都遵循随着轨道距离的增加而年龄增加的模式，除了土卫一和土卫二：这两个内部和较小的卫星是相反的，它们的表面比那些卫星年轻大约2亿年特提斯、狄俄涅和瑞亚。”

这些结果意味着土星的常规卫星很古老，这对其形成和潮汐演化具有影响。他们采用的技术也适用于木星、天王星，甚至可能还有海王星的卫星，使天文学家能够大量了解这些行星、卫星的演化以及太阳系的历史。

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