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簡介：月球有衛星的條件。
天文學家們曾探究過其他衛星的「亞衛星」的物理軌道約束。
【圖】我們的月亮是少數理論上能夠擁有自己的「亞月亮」的衛星。圖片來源：NASA
這個開啟一切的簡單問題開始是由一個四歲孩童提出來的，他是卡耐基科研所（美國華盛頓州的一個科研機構）尤納·科爾邁爾的兒子。在這個最初的睡前詢問之後不久，科爾邁爾在美國加利福尼亞州的凱維裡物理研究所（KITP）參與合作了一個關於銀河系的項目。而她曾經的大學同學，法國波爾多大學的肖恩·雷蒙德，也參與了一個關於類地行星動力學的KITP並行項目。在一次研討會中，他們討論了這個非常簡單問題，並聯手解決了它。後來，以他們的研究發現為基礎的文章被發表在皇家天文學會月刊上。
圖片來源：NASA/ESA/Hubble
太陽系及其內部行星組圖 圖片來源：www.spaceanswers
網民們熱衷於用如「月亮的月亮」及「迷你月亮」來描述這種現象。但是命名法並不是科爾邁爾和雷蒙德研究的重點（儘管他們確實更偏愛亞衛星）。除此之外，他們開始著手定義衛星能夠穩定地被其他更小的衛星繞行的物理參數。
「行星繞恆星運行，衛星又繞行星運行，所以提出『小衛星繞行於更大的衛星』的說法是很正常的。」雷蒙德解釋說。
他們的計算表明，只有離主星較遠的大型衛星才可能有亞衛星。由於行星和衛星潮汐能的推動，小衛星和與主星過近的衛星的次衛軌道不穩定。
他們發現，理論上，在太陽系內有個四衛星能夠擁有他們自己的次衛星。木衛四、土衛六和土衛八以及地球的衛星月亮都符合擁有次衛星的條件，儘管他們並沒有離主星多遠。然而，他們說，更進一步的計算需要定位亞衛星不穩定的可能來源，例如月球地殼的密度不均勻現象。
土星圖像。圖片來源：NASA/JPL/Caltech
「亞衛星，甚至是繞行於理論上能夠支持這些天體的衛星，都能夠為我們提供一些關於地球和它相鄰行星如何形成的線索，但是太陽系缺乏這樣的已知亞衛星，所以許多問題仍懸而未決。」科爾邁爾解釋說。
圍繞於土星和木星的衛星被認為是在巨行星形成的後期環繞它們的氣體和灰塵中誕生的。另一方面，月球被認為是在早期地球及一個和火星一樣大的行星之間產生的巨大餘波中形成的。穩定亞衛星的匱乏可以幫助科學家們更好地認識到這些形成現有衛星的不同力量。
科爾邁爾補充說：「當然，這將有助於我們獲悉其他地方的行星系統是如何演化的，以及太陽系如何適應行星探索計劃所發現的數以萬計的其他行星系統。」
例如，科爾邁爾和雷蒙德發現，這一發現繞行於木星大小的克卜勒1625b的可能存在的系外衛星，它的質量和與主星的距離剛好能支持亞衛星的繞行。然而，探測一個繞行於戲外衛星的亞衛星還是很有難度的。
太陽系外克卜勒1625b使科學家們因發現了第一顆「系外星球」的證據而振奮不已。圖片來源： NASA/ESA
考慮到搜尋系外宜居星球的熱情，科爾邁爾和雷蒙德計算出，大型亞衛星上存在生命的最佳情況是繞行於大質量恆星。雖然小型紅矮星很常見，但它們是如此暗淡，以及它們的可居住空間的距離是如此近，以至於它們之間的潮汐能這樣強大，從而亞衛星甚至是衛星本身都是不穩定的。
在2019年9月11日發表的一項研究中，研究人員在系外行星 K2-18b 的大氣中檢測到水蒸氣。 藝術家想像的K2-18b 行星及它的主恆星和一顆伴隨行星。 圖片來源： ESA/Hubble, M. Kornmesser
最後，筆者認為，人工亞衛星可能是穩定的，並因此而充當一個時間艙或者前哨站。在一個穩定的軌道——例如美國國家航天航空局提出的月球通道——中環繞月球的亞衛星，將維護人類財富的安全直到地球不再宜居。科爾邁爾和雷蒙德一致認為，為了理解亞衛星（或缺乏亞衛星）作為行星-衛星系統歷史的巖石記錄，還有許多工作需要完成，並且這些工作很有趣。
作者： Lee Cavendish
FY: 李迢
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