科學人／太陽系衛星之王！中研院跨國團隊發現128顆土星的新衛星

長久以來，木星與土星在「衛星數量之王」的競爭中輪番領先。然而，國際天文學聯合會（IAU）最近正式確認，土星再添 128 顆新衛星，總數攀升至 274 顆，遠遠超越木星的 95 顆，重回太陽系中「衛星之王」的寶座。

這項發現由台灣中央研究院天文及天文物理研究所博士後研究員艾旭敦（Edward Ashton）帶領。並發表於《行星科學雜誌》及arXiv 預印本伺服器。

從深空數據挖掘隱藏的微小衛星

研究團隊使用加拿大-法國-夏威夷望遠鏡（CFHT）進行長時間的深空觀測，並透過「慢速堆疊（shift-and-stack）技術」找到這些微小衛星。

這項技術的核心原理是模擬這些衛星的運動軌跡，並將多個夜晚的觀測數據累積疊加，使得這些極為微弱的天體逐漸浮現。由於單次曝光時，這些小衛星的亮度過低、難以察覺，科學家必須藉由不斷累積影像數據，才能在浩瀚的宇宙背景中發掘這些「隱形」天體。

「逆行」衛星的神秘起源

這批新發現的衛星體積皆相當微小，直徑多介於 2 至 5 公里，並且大多數沿著逆行軌道運行。這些特性顯示，它們並非像土星的大型衛星（如泰坦 Titan）一樣，與土星一同形成，而是來自「捕獲現象」的產物。

數十億年前，當巨行星誕生時，土星強大的引力場吸引了大量小型天體，但由於它們的原始運動方向與土星自轉方向不同，最終形成了「逆行」運行的軌道。

此外，這些小衛星也提供了土星系統內部曾發生大規模碰撞事件的證據。科學家推測，這些衛星可能來自數億年前的某次劇烈撞擊，當時一顆較大的衛星與其他天體相撞，產生大量碎片，這些碎片最終演化為今日觀察到的衛星群。

128 顆新衛星來自何處？太空中的「宇宙碎片場」

這次發現的 128 顆新衛星，大部分都集中在「蒙迪爾法裡子群（Mundilfari group）」的軌道範圍內，這是一個隸屬於北歐衛星群（Norse group）的次級衛星群。蒙迪爾法裡（Mundilfari）這顆衛星的名字源自北歐神話中的一個巨人，名字的意思是「時間轉動者」或「轉動者」。

科學家認為，這些小衛星的共同來源是一場驚天動地的天文事件：數億年前，一顆大型天體或原始土星衛星在猛烈撞擊後，崩解成數百個小型天體，這些碎片分佈在土星的外圍軌道，形成我們今日觀察到的蒙迪爾法裡子群。

土星的衛星與光環：一個緊密相連的系統

土星光環的成因，至今仍是天文學界熱烈討論的話題。一種主流理論認為，這些光環可能是古老衛星碎裂後的殘骸，而土星的部分小衛星，也可能曾是光環的一部分，最終在萬有引力的影響下凝聚成為獨立的天體。

「牧羊衛星（Shepherd Moons）」在土星環中扮演關鍵角色。這些衛星利用自身的重力影響，幫助維持光環的結構。當這些小衛星穿過光環時，它們會引起密度波動，形成如著名的「卡西尼環縫」（Cassini Division）這樣的明顯間隙。

科學家認為，土星光環與衛星的相互作用可能還在持續進行中，未來的某些衛星可能會逐漸瓦解並成為光環的一部分，而部分光環物質則可能聚集形成新的衛星，這讓土星環成為一個充滿變化的動態系統。

未來還能發現更多衛星嗎？

目前，國際天文學聯合會（IAU） 已經為這 128 顆新衛星分配了臨時編號，未來將依循慣例，以北歐、高盧及因紐特神話中的名字為這些衛星命名。

隨著望遠鏡技術的提升，未來是否還會發現更多土星衛星？天文學家們對此抱持審慎樂觀的態度。

艾旭敦博士表示：「以目前的技術，我們已經達到了可偵測衛星的極限。未來若要發現更小、更暗的天體，將需要更先進的儀器與更長時間的觀測。」

隨著更高解析度的望遠鏡，如即將投入運作的極大望遠鏡（ELT），未來或許仍有機會發掘更多土星衛星，甚至進一步解析土星系統的複雜演化歷程。

資料來源：

1. Astronomers find 128 new moons orbiting Saturn

2. Edward Ashton et al, Retrograde predominance of small saturnian moons reiterates a recent retrograde collisional disruption, arXiv (2025).

（本文出自2025.03.14《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）