在夜空中的所有可⻅⾏星中，或许没有哪⼀颗会⽐⼟星更易识别、更具标志性。⼟星是太阳系中第⼆⼤⾏星，它与同为⽓态巨⾏星的⽊星⼀样，是⼀个主要由氢⽓和氦⽓构成的巨⼤球体。然⽽，它有着⾮常独特的外观——在它的周围，环绕着巨⼤的⼟星环。⼟星环的存在，暴露了⼟星的⼀个“秘密”——它是倾斜的，它的轴线与绕太阳公转的平⾯之间存在26.7°的倾⻆。在太阳系的45亿年历史中，⼟星环并不是⼀直存在。
相反，它们很可能是⽐⼟星本身的年龄要年轻得多。那么，⼟星环是被如何创造出来的？它的倾⻆的起源⼜是什么？⼀直以来，这两个问题都困扰着天⽂学家。现在，在⼀篇发表于《科学》杂志的新研究中，⼀个研究团队提出了⼀个的新的假设，⼀举解答了两个问题。⼀直以来，天⽂学家都怀疑这种倾斜源⾃于⼟星与相邻的海王星之间的引⼒相互作⽤，认为这是⼟星与海王星共振的结果。
后来，科学家们通过分析由卡⻄尼号⼟星探测器在2004年到2017年间观测到的结果，意识到问题的答案可能没有这么简单。当时，科学家们发现⼟星最⼤的卫星——⼟卫六，正在以⼤约每年11厘⽶的速度逃离⼟星。这⼀速度⽐预期更快，这种快速的向外迁移可能通过与海王星的轨旋进动共振，导致⼟星的倾⻆增加。但是，这种解释依赖于⼀个关键的未知因素——⼟星的转动惯量，即质量是如何在⾏星内部分布的。
在新研究中，研究⼈员利⽤卡⻄尼号在靠近⼟星时所观测到的数据，来确定⼟星的转动惯量。研究⼈员⽤模型模拟了⼟星的内部，并通过与卡⻄尼号观测到的引⼒场相匹配，最终确定了⼟星的质量分布。新计算得出的转动惯量虽然会使⼟星接近海王星的共振，但⼜刚好超出共振所需的范围。于是，研究⼈员开始寻找能够使⼟星摆脱与海王星的共振的⽅法。
他们⾸先模拟推演了⼟星及其卫星的轨道动⼒学，想要观察在现有的⼟星卫星之间，是否存在任何⾃然的、可以影响⼟星的倾⻆的不稳定性。但在这场搜索中，他们⼀⽆所获。接着，他们重新检查了描述⾏星进动的数学⽅程，也就是描述⾏星的⾃转轴会如何随时间变化。在⽅程中，有⼀项代表的是所有卫星所贡献的影响。研究⼈员发现，如果删除⼀颗卫星，就会影响⾏星的进动。
通过模拟，研究⼈员确定了这样⼀颗卫星的⼀些基本性质，⽐如它的质量和轨道半径，以及使⼟星脱离共振所需的轨道动⼒学。他们认为，这是⼀颗⼤⼩约与⼟卫⼋相近的卫星，其轨道被⼟星最⼤的卫星——⼟卫六的快速迁移所扰乱。研究⼈员将这颗已经失去的卫星命名为Chrysalis，意为“蝶蛹”。
在⼤约1亿多年前，蝶蛹进⼊了⼀个混乱的轨道区域，在经历了数次与⼟卫⼋和⼟卫六的近距离相遇后，在某个太过接近⼟星的⻜掠时，被潮汐⼒撕成了碎⽚。失去这颗卫星⾜以使⼟星脱离海王星的控制，导致⼟星的倾⻆通过与海王星共振增加，使倾⻆保持在现在的⼤⼩。
更重要的是，研究⼈员还进⽽推测出，虽然这颗已经丧失的卫星的⼤部分碎⽚可能都与⼟星发⽣了碰撞，但仍然留下⼀⼩部分碎⽚仍然悬浮在轨道上，它们最终破碎成⼩冰块，形成了标志性的⼟星环。新的数值模拟结果为⼟星环书写了⼀则新的故事：当⼟星刚刚形成时，它的⾃转轴线与公转平⾯之间的夹⻆只有⼏度。在1亿多年前，当⼟星的倾⻆达到36°时，⼀颗名为“蝶蛹”的卫星被潮汐⼒撕碎，它的⼀些碎⽚形成了⼟星环。
⽽⼟卫六的继续向外迁移，以及它对⼟星和海王星共振的影响，导致了⼟星的倾⻆下降到现在的26.7°。这种新的假设不仅解释了⼟星现有的倾⻆，还与观测到的⼟星环的年龄和质量⼀致。