地球只有一個自然衛星——月球,但我們太陽系中最大的行星木星卻有數十顆自然衛星圍繞著它旋轉。木星家庭中的新成員仍在被不斷發現。2018年7月16日,天文學家宣布發現了12顆以前未知的木星衛星。
重大發現發生在2018年。卡內基科學研究所的斯科特·謝潑德(Scott S. Sheppard)帶領人們在遙遠的柯伊伯帶尋找新物體,柯伊伯帶是海王星以外巨大的碎片環。謝潑德和他的同事們決定脫離他們的主要研究目標,觀察木星一段時間。
1610年,偉大的天文學家伽利略·伽利萊(Galileo Galilei)注意到了四個圍繞木星旋轉的天體。這是木星迄今為止最大的衛星,分別命名為艾奧(木衛一)、歐羅巴(木衛二)、加尼未(木衛三)和卡利斯託(木衛四),它們是最早發現的衛星。隨著觀星技術變得越來越先進,更多木星的自然衛星被發現。謝潑德的團隊將已識別的木星衛星(即圍繞木星旋轉的衛星)總數增加到79。
太陽系中沒有其他行星可以匹配這個數字。土星以其62顆經過驗證的衛星獲得亞軍,而天王星以27顆衛星而海王星有14顆。我們鍾愛的隔壁鄰居火星擁有兩顆衛星:Deimos和Phobos。而且,如果這使您對地球的寂寞月亮感到不安全,那麼至少您可以寬慰,因為水星和金星完全沒有自然衛星。
木星有這麼多衛星而其他行星(例如我們的行星)卻很少有一個原因。 一切都歸結為引力。
引力的影響
天文學家將太陽系中的行星分為兩類。水星、金星、地球和火星是所謂的「陸地」或「內」行星,而木星、土星、天王星和海王星則被分類為「氣體巨星」,也稱為「外行星」。
這些派系之間的規模差距相當大;儘管天王星是最小的外行星,但它的質量仍然是最大的內行星地球的15倍。然而,就絕對體積而言,其他行星都無法與木星競爭。木星質量有300個地球大小,這是絕對是一個龐然大物。
現在,正如艾薩克·牛頓(Isaac Newton)觀察到的那樣,物體的質量與其引力場的強度之間存在正相關關係。由於木星的質量如此龐大,它們能夠吸引更多的衛星。
但這不是木星這樣的行星擁有如此龐大的衛星集合的唯一原因。我們太陽系的氣體巨星離太陽相對較遠。相比之下,某些恆星具有類似於木星的巨大行星,稱為「熱木星」。基本上,這些是氣體巨星,它們的軌道非常靠近恆星。
法國天文學家法蒂·納莫尼(FathiNamouni)在2010年的論文中認為,熱木星幾乎沒有衛星。這些行星被認為起源於太陽系的遙遠部分,然後向內遷移。一路上,它們的衛星陷入了行星與恆星拔河的遊戲中。氣體巨星可能很大,但恆星要大得多。因此,它們有更強的引力場。所以,當一個熱木星離它的恆星太近時,恆星最終會竊取它的衛星。
距離抵消了此能力。您離太陽越遠,其引力對您的吸引力就越弱。因此,如果納莫尼是正確的,那麼木星擁有79顆衛星是理所當然的事情,並且衛星數量還有可能不斷增加,因為這是一個瘋狂的巨大行星,離太陽足夠遠,可以避免衛星失竊。
一個很大的木星家庭
木星的衛星幾乎是不完整的。其中有一些怪異的現象是天文學愛好者所熟知:艾奧充滿了活火山,歐羅巴上有一個隱藏的海洋可能藏有外星生命,而木衛三是火星上最大的衛星,面積達火星的三分之二。
這三個衛星以及卡斯蒂略(Castillo)可能與木星本身一起形成。這個大星球很可能是從一堆氣體和塵埃開始的,最終變成了我們今天所知道的氣體巨星。當木星成形時,圍繞它旋轉的一些物質聚集成了伽利略在1610年發現的四個衛星。土星可能幫助推動了這一過程。也有人假設木星早期有許多失敗的衛星,這些衛星被巨大的行星拖拽並被其吸收。
其他衛星不一定是本地的。科學家認為,木星的許多衛星起初都是由巖石的引力所吸引住的大塊巖石漂移而成。
在總結之前,我們應該討論一下衛星行為。許多木星衛星沿與木星旋轉相同的方向旋轉。但也有一些相反的事情——包括謝潑德及其同事發現的九個新的衛星。如此多的物體沿不同的方向旋轉,碰撞是不可避免的。撞上彼此的衛星很可能在此過程中被破壞。就像木星獲得新衛星一樣,它也在尋找失去一些舊衛星的方法。