这些卫星系统的构成截然不同。木星拥有四颗特别巨大的卫星，其中包括太阳系中最大的卫星木卫三。相比之下，土星则由太阳系第二大卫星土卫六主导。
长期存在的卫星形成之谜
由于木星和土星都是气态巨行星，天文学家一直难以解释为何它们的主要卫星演化得如此不同。现有的卫星形成理论提供了几种可能的答案，但最近对恒星磁场的研究表明，其中一些观点可能需要重新审视。
一个未解决的问题涉及磁吸积和卫星的形成。研究人员一直在争论木星的环行星盘是否可能形成了一个空的内区。环行星盘是围绕年轻行星旋转的物质集合，卫星可以从中形成。
一个能够同时解释木星和土星卫星系统的物理上自洽的理论，也可以帮助科学家理解太阳系以外的行星和卫星。这种可能性促使来自日本和中国（包括京都大学）机构的研究人员建立了一个新模型。
“检验行星形成理论有些困难，因为我们只有太阳系作为参考，但我们在近处有多个卫星系统，可以观测其详细特征，”第一作者Yuri I. Fujii说道。
模拟年轻的木星和土星
研究人员利用数值模拟研究了木星和土星年轻时内部结构和热演化。这使他们能够估算行星磁场随时间可能发生的变化。
他们还对围绕这两个天体的环行星盘进行了建模。此外，团队运行了N体模拟，以追踪卫星的形成及其轨道的逐渐移动。计算工作是在日本国立天文台计算天体物理学中心的PC集群上进行的。
木星的磁场创造了一个安全区
模拟表明，木星和土星截然不同的卫星系统可能源于其环行星盘结构的差异。这些差异反过来似乎受到每颗行星磁场强度的控制。
年轻的木星拥有强大的磁场，在其环行星盘内部形成了一个磁层空腔。这个内部空隙可能有助于在木卫一、木卫二和木卫三穿过圆盘时捕获并保存它们。
年轻土星的磁场强度不足以形成类似的空腔。没有这个受保护区域，迁移的卫星无法在土星的圆盘内存活。
预测太阳系以外的卫星系统
这些发现可能有助于指导未来对系外卫星及年轻气态巨行星周围圆盘的观测。根据该模型，像木星一样大或更大的行星往往倾向于发展出包含几颗卫星的紧凑系统。
然而，大小接近土星的气态行星通常最终可能只有一两颗卫星。
研究人员目前计划将他们的理论应用于其他卫星以及遥远行星周围可能存在的系外卫星系统。