两阶段土星系统不稳定性中许珀里翁和土星环的起源

土星环和部分卫星的年龄是一个悬而未决的问题，多条证据线指向最近（数亿年前）一次涉及过去卫星瓦解的灾变事件。土星系统演化的主要驱动力是其最大卫星土卫六（泰坦）相对较快的潮汐膨胀，这很可能由土星内部的共振潮汐驱动。土星的倾角和卫星许珀里翁的轨道都记录了泰坦过去的轨道演化。土星的倾角可能是由与行星的长期自旋-轨道共振产生的，而许珀里翁则被锁定在与泰坦的平均运动共振中，这两种现象都由泰坦的轨道膨胀驱动。我们提出，土星自旋共振的打破也是许珀里翁形成的事件，当时一颗外部的中型卫星（“原许珀里翁”）失稳并与泰坦碰撞，部分碎片吸积形成了许珀里翁。在不稳定性期间，原许珀里翁的扰动产生了观测到的土卫八（伊阿珀托斯）的轨道倾角。同一事件也激发了泰坦的偏心率，然后通过泰坦与内层卫星的共振相互作用，导致了内层卫星系统（包括环）的失稳、碰撞瓦解和重新吸积。我们展示了数值积分，表明这一系列事件具有相对较高的概率，并讨论了它如何符合我们对土星系统的认识。