内容摘要：土星的衛星，從左到右:土衛一、土衛二、土衛三、土衛四、土衛五；背景中的泰坦；伊帕托斯(上)和不規則形狀的亥伯龍(下)。也顯示了一些小衛星。全部按比例繪製。鳴謝:uux.cn/美國航天局/JPL/空間科

土星的衛星，從左到右:土衛一、土衛二、土衛三、土衛四、土衛五；背景中的泰坦；伊帕托斯(上)和不規則形狀的亥伯龍(下)。也顯示了一些小衛星。全部按比例繪製。鳴謝:uux.cn/美國航天局/JPL/空間科學研究所
（神秘的地球uux.cn）據《今日宇宙》（馬特·威廉姆斯）：土星最出名的有兩點:它標誌性的環狀結構和它龐大的自然衛星係統。目前，已經發現有146顆衛星和小衛星圍繞著這顆環狀巨星運行，其中24顆是常規衛星。這些包括七個最大的衛星，泰坦、土衛五、伊帕托斯、土衛四、特提斯、土衛二和土衛一，它們是被認為有內部海洋的冰體。
此外，關於這些衛星的年齡還有一些懸而未決的問題，有人懷疑它們是最近形成的(就像土星環一樣，有幾億年的曆史)。
為了解決這些問題，一個國際天文學家小組創建了一係列高分辨率模擬，並改進了對跨海王星物體(TNO)數量的估計。
這使得他們能夠構建土星最嚴重的隕石坑常規衛星——土衛一、土衛二、土衛五、土衛四和土衛五——的撞擊年表。這為這五顆衛星確定了41億和44億年的年齡界限，最裏麵的兩顆衛星看起來比最外麵的三顆更年輕。這些結果對於我們理解外太陽係中衛星的形成和潮汐演化具有重要意義。
這項研究是由東京工業大學地球生命科學研究所(ELSI)的研究人員Emily Wai Wong領導的。和她一起的還有天文和地球科學研究中心(ORI-RCA es)ELSI和起源研究所的副教授Ramon Brasser，奧斯陸大學行星可居住性中心(PHAB)副主任Stephanie C. Werner，以及西南研究所(SwRI)的首席研究科學家Michelle R. Kirchoff。
他們的論文“土星的古代常規衛星”發表在《伊卡洛斯》雜誌上。

土星最大的衛星。鳴謝:uux.cn/美國國家航空航天局/JPL加州理工學院/艾米麗·拉克達瓦拉、特德·斯特萊克、戈丹·烏加爾科維奇和傑森·佩裏
由於樣本返回任務尚未發送到土星係統，獲得其衛星的準確年齡是非常困難的。Wong和她的團隊轉而建立這些衛星的隕石坑年表，而不是放射性年代測定樣本。
通過測定表麵撞擊坑的年代，可以確定這些衛星已經存在了多長時間。這一過程的第一步是模擬外太陽係的撞擊率，在外太陽係中，大行星的遷移導致了被移位的tno和其他物體撞擊的時期。
在之前的一項研究中，Wong和她的同事們從45億年前巨型行星遷移開始，對外太陽係進行了時間線模擬。然後，他們使用預測蒙特卡羅模擬來確定預期的隕石坑密度，假設tno遇到巨行星及其衛星的兩種不同的大小-頻率分布。這些數據結合在一起，得出了木星、土星和天王星上坑坑窪窪最多的衛星的表麵年齡，從3.8到4.4不等。十億年。
不幸的是，這些和其他先前的模擬在過去35億年裏分辨率很低，因為它們模擬的星子數量有限。這使得他們無法獲得低隕石坑密度衛星(如土衛二)的準確年齡，而根據兩種不同大小的TNOs，得出的年齡顯示出明顯的差異。正如他們在論文中指出的:

這張合成圖像由美國宇航局/歐空局哈勃太空望遠鏡於2018年6月6日拍攝，顯示了環狀行星土星及其62顆已知衛星中的6顆。鳴謝:uux.cn/美國航天局/歐空局
“在這項工作中，我們在冰冷的常規衛星上獲得了更準確的隕石坑年表，可以應用於整個太陽係的曆史。我們根據類似於內太陽係中月球和火星的年齡等時線，計算了不同隕石坑直徑的所述衛星的模型表麵年齡。我們將這一新的年表應用於土星內部衛星，以計算它們最密集的隕石坑表麵的更準確的模型表麵年齡。”
由此，他們計算出土星常規衛星的新年齡，這比Wong和他的同事先前估計的年齡大約老了1 . 1億到3億年。他們從這項研究中獲得的土衛一和土衛二隕石坑平原的年齡估計值分別為4.16 Ga和4.10 Ga，而特提斯、土衛四和土衛五的年齡估計值約為4.4 Ga，不確定性約為3億年。正如他們所寫的，他們也注意到了這些估計的一個有趣的模式:
無論采用何種方法，衛星的表麵年齡通常遵循隨著軌道距離的增加而增加的模式，除了土衛一和土衛二:這兩個內部和較小的衛星是相反的，它們的表麵比特提斯、土衛四和土衛五的表麵年輕約2億年
這些結果意味著土星的常規衛星是古老的，這對於它們的形成和潮汐演化具有意義。他們采用的技術也適用於木星，天王星，可能還有海王星的衛星，讓天文學家了解了很多關於這些行星的演化，它們的衛星，以及太陽係的曆史。