韦布空间望远镜对海王星的卫星和星环进行的新观测，揭示了太阳系边缘这颗行星在数十亿年前经历的一场灾难。研究显示，一颗与冥王星大小相仿的“闯入者”曾引发了一系列天体碰撞。

研究团队利用美国国家航空航天局的詹姆斯·韦布空间望远镜，分析了海王星的三颗小型内卫星——普罗透斯、拉里萨和加拉蒂亚——以及其内部的尘埃星环的组成，并发现了黏土矿物。这些富含镁的矿物通常被认为存在于某些天体的深层内部。

这种矿物已知存在于矮行星谷神星上，谷神星位于火星和木星之间的主小行星带，在一些陨石中也能找到类似成分。这项研究发表在《科学进展》期刊上，其第一作者、加州大学圣迭戈分校的行星科学博士后研究员赖莉·戴维斯指出：“这种矿物的形成需要液态水与岩石长期接触。”

戴维斯解释道：“这些卫星自身太小且太冷，不可能在原地发生这样的化学过程，因此这些黏土必定来自另一个更大且古老天体的深层内部。如今在海王星的内卫星上发现这种物质， 表明海王星曾经历过一场灾难性事件，摧毁了那些古老的天体，并暴露出它们的深层结构。我们今天看到的小型卫星和星环，是由这些残骸重新聚合而成。”她在加州理工学院工作期间参与了这项研究。

研究人员认为，这场灾变的“罪魁祸首”可能是海卫一。它是海王星最大的卫星，但曾位于太阳系更外侧的柯伊伯带。他们指出，大约在太阳系形成后的头10亿年间，太阳系仍处于混乱状态，几颗大型气态行星在向各自的当前轨道迁移。此时，海王星通过引力捕获了海卫一。

海卫一的体积略大于另一颗柯伊伯带天体冥王星，但小于月球。被捕获后，海卫一的引力扰动了海王星原有的卫星系统，导致大多数卫星相互碰撞。 目前海王星的内卫星，最终由这些碰撞的残骸重新聚合形成。

戴维斯表示：“大型冰质卫星的内部通常被厚厚的水冰外壳遮蔽，我们只能通过模型和推测来了解。海王星的内卫星可能是太阳系中唯一能让我们直接观察这类物质的地方，因为那场灾难性事件实际上揭示了那些古老世界的内部。”

海卫一是太阳系中唯一一颗沿与母行星自转方向相反轨道运行的大型卫星。研究人员指出，这进一步表明海卫一是在其他地方形成后被海王星俘获，而非海王星原初卫星系统的一部分。

一个被俘获的闯入者。另外三颗大型气态行星——木星、土星和天王星——都拥有由大型卫星组成的系统。这些卫星围绕母行星形成，轨道大致呈圆形，运行方向也与母行星自转方向一致。

戴维斯说：“海王星是太阳系中唯一没有规则大型卫星系统的巨行星。因此，海王星最终拥有的是一个由被俘获的闯入者主导的卫星系统，而不是像其他巨行星那样有序的卫星家族。”

海卫一占海王星整个卫星系统——包括卫星和星环——总质量的99%以上。海王星距离太阳约为地球的30倍，目前已知有16颗卫星。海卫二是海王星最外侧的卫星之一，其轨道偏心率在太阳系所有卫星中都属极高。研究人员表示，另一项研究显示，海卫二的成分可能表明它是海王星原始卫星中唯一的幸存者，以某种方式躲过了海卫一带来的冲击。

据信，海卫一的成分与冥王星相似，其表面覆盖有氮冰、甲烷冰和二氧化碳，并拥有稀薄的氮大气。研究人员指出，对这些观测结果还有另一种可能但较不可能的解释：另一颗与冥王星大小相当的柯伊伯带天体曾过于接近海王星，并被海王星引力撕裂。

戴维斯说，海王星卫星的故事提醒人们，太阳系有着一段充满暴力碰撞的历史。她总结道： “这是一个非常鲜明的例子，说明一次偶然事件就可能从根本上改变一个行星系统的结构。”