天文
为什么木星有92颗卫星,而地球只有一颗?
地球只有一个月亮,但是在我们太阳系中最大的行星木星周围,有数十颗自然卫星在旋转。而且木星的卫星家族还在不断增加。2022年12月,一个天文学家团队公布了12颗之前未被报道的木星卫星的轨道。这使得目前木星周围的卫星总数达到了92颗,并让木星再次成为拥有最多卫星的行星。这个数字于2023年1月20日正式确定,并于2023年2月公布。
Scott S. Sheppard是科学院卡内基研究所的一员,他一直在寻找远在海王星之外的柯伊伯带中的新天体,并参与了发现这些卫星的团队。Sheppard和他的同事们还在2018年发现了12颗之前未知的木星卫星,在2019年发现了20颗新的土星卫星。
1610年,伟大的天文学家伽利略注意到四个天体似乎围绕着木星旋转。它们被命名为艾欧、欧罗巴、盖尼米德和卡利斯托,这些是木星最大的四颗卫星——也是最早被发现的。随着观测技术变得更先进,人们发现这四个巨无霸并不孤单。这些最新发现的卫星都很小,轨道周期为一到两年,不像“四大”那样巨大且轨道周期不到17天。
木星一直拥有太阳系中最多的卫星,直到2019年土星暂时夺走了这个桂冠,拥有82颗卫星。目前土星有83颗卫星。天王星拥有27颗,海王星有14颗。火星,我们亲爱的邻居,拥有两颗卫星:Deimos和Phobos。如果你对地球孤单的月亮感到不安,至少你可以安慰自己,水星和金星完全没有卫星。
木星为什么有这么多卫星而其他行星(比如我们的地球)就只有很少呢?这一切都归结于引力。
引力对卫星的影响
天文学家把我们太阳系内的行星分为两类。水星、金星、地球和火星被称为“类地”或“内”行星,而木星、土星、天王 星和海王 星被归类为“气态巨 星”,也称为“外”行星。
这两个派别之间的大小差距相当大;虽然天王星是最小的外行 星,但它仍然比地球大15倍,而地球是最大的内行星。然而,没有其他任何行 星能与木星在体积上相媲美。你需要超过300个像我们这样渺小的家园才能与木星的庞大质量相当。它是一个绝对的怪物。
现在,正如牛顿所观察到的,物体的质量和其引力场的强度之间存在正相关关系。因为气态巨星非常庞大,所以它们能够吸引更多的卫 星。
但这并不是像木星这样的行星拥有如此多卫星的唯一原因。我们太阳系中的气态巨 星距离太阳相对较远。相比之下,有些恒星拥有质量巨大、类似于木星的行星,被称为“热木星。”基本上, 这些是气态巨星,它们与恒星的距离很近。(想象一下如果土星和水星调换了位置)
2010年, 法国天文学家Fathi Namouni发表了一篇论文,认为热木星几乎没有或者根本没有卫星。这些行被认为起源于其太阳系中较远的部分,然后向内迁移。在此过程中,它们的卫星卷入了一场天体拉锯战。气态巨星可能很大,但恒星更大。因此,它们具有更强大的引力场。所以,当一个热木星离它所围绕恒星太近时,恒星最终会抢走它所有卫星。
距离抵消了这种能力。你离太阳越远,它对你的引力就越弱。因此,如果Namouni是正确的,真正的木星有92个卫星并且还在增加,是因为它是一个非常巨大的行星,而且离太阳足够远,避免了卫星被偷走。
一个庞大的木星家族
木星的卫星并不是一成不变的。其中一些有着天文爱好者们都知道的特点:木卫一上有活火山,木卫二上有一个可能孕育外星生命的隐藏海洋,而木卫三则是整个太阳系中最大的卫星,比火星还要大三分之二。
这三个卫星和木卫四可能是和木星本身一起形成的。这颗大行星可能最初是由气体和尘埃组成的圆盘,最终变成了我们今天所知道的气态巨星。在木星形成时,围绕它旋转的一些物质凝聚成了伽利略在1610年发现的四个卫星。土星也可能帮助推动了这个过程。还有人假设,早期的木有许多失败的卫星,它们被巨大的行星拉进去并吞噬掉。
其他卫星不一定是原生的。科学家认为,许多木星的卫星最初是漂浮在空间中的岩石块,后来被行星强大的引力捕获。
“木星可以被看作是一个迷你太阳系,因为它的引力控制着数千个小天体,”Sheppard在一份新闻稿中说。“除了太阳之外,没有什么比木星对我们行星附近的形状有更大的影响。”
在结束之前,我们应该谈谈卫星的行为。许多木星卫星沿着木星自转的方向运行。但也有一些与之相反。由于有这么多不同方向运行的天体,碰撞是不可避免的。相互撞击的卫星可能会在过程中被摧毁。就像木星获得新卫星一样,它也在找到失去一些旧卫星的方法。
这最新的发现可能不是寻找卫星的终点。新技术使得发现在背景星空中移动的微弱物体变得更容易。Sheppard和他的同事们相信,在木星和土星周围还有更多的卫星等待被发现,以及在海王星和天王星周围也有更多的卫星,尽管它们距离地球非常遥远,使得确认起来更困难。
本文译自 HowStuffWorks,由 BALI 编辑发布。