李明濤

近期國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)小行星中心宣布在木星周圍發(fā)現(xiàn)了12顆新的衛(wèi)星，已知衛(wèi)星的總數(shù)達(dá)到92顆，超過(guò)了土星的83顆，成為太陽(yáng)系中已知衛(wèi)星最多的行星，加冕成為太陽(yáng)系的衛(wèi)星之王。什么是衛(wèi)星，太陽(yáng)系發(fā)現(xiàn)了多少顆衛(wèi)星，科學(xué)家是如何發(fā)現(xiàn)這些小衛(wèi)星的，為何木星會(huì)成為衛(wèi)星之王？大家好我是李明濤，今天我們一起來(lái)了解一下太陽(yáng)系里的那些行星衛(wèi)星。

衛(wèi)星是指環(huán)繞太陽(yáng)系行星做周期性軌道運(yùn)動(dòng)的天體。衛(wèi)星分為兩類，一類是人造天體，稱為人造衛(wèi)星，空間站、北斗導(dǎo)航衛(wèi)星都是人造衛(wèi)星。另一類是自然天體，稱為天然衛(wèi)星。迄今為止已經(jīng)在太陽(yáng)系行星周圍發(fā)現(xiàn)了超過(guò)200顆天然衛(wèi)星。其中地球有一顆天然衛(wèi)星，就是我們的月球；火星有兩顆衛(wèi)星分別是火衛(wèi)一和火衛(wèi)二；木星發(fā)現(xiàn)了92顆衛(wèi)星；土星發(fā)現(xiàn)了83顆衛(wèi)星；天王星發(fā)現(xiàn)了27顆衛(wèi)星，而海王星發(fā)現(xiàn)了14顆衛(wèi)星。這些衛(wèi)星的個(gè)頭大小不等。太陽(yáng)系最大的衛(wèi)星是木衛(wèi)三，體積相當(dāng)于月球的3.4倍，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了最小的行星衛(wèi)星的個(gè)頭還不到一公里。到底多大才算行星的衛(wèi)星？目前天文學(xué)界還沒(méi)有統(tǒng)一的定義。但是如果直徑小于1000米，這個(gè)行星的衛(wèi)星是無(wú)法擁有自己的名字的。個(gè)頭越小的行星的衛(wèi)星它的反光能力就越弱，也就越難以被發(fā)現(xiàn)。理論上還有更多小尺寸的行星的衛(wèi)星，只不過(guò)我們現(xiàn)在還沒(méi)有看到他們。這次天文學(xué)家就使用了位于智利的4米口徑的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡對(duì)木星的衛(wèi)星進(jìn)行了搜索，隨著望遠(yuǎn)鏡具備更強(qiáng)的觀測(cè)能力，很可能再過(guò)幾年，木星的衛(wèi)星數(shù)量就會(huì)超過(guò)100顆。

除了木星之外，土星的衛(wèi)星數(shù)量也很可能會(huì)超過(guò)100顆。木星和土星誰(shuí)是太陽(yáng)系的衛(wèi)星之王，現(xiàn)在還沒(méi)有定論，木星只是暫時(shí)領(lǐng)先土星半個(gè)身位而已。這些行星的衛(wèi)星是從哪里來(lái)的呢？科學(xué)上主要有三種觀點(diǎn)：第一像木衛(wèi)一到木衛(wèi)四這樣，個(gè)頭比較大并且軌道比較靠近木星的衛(wèi)星，很可能是與木星一起形成的，都來(lái)源于原初的太陽(yáng)星云。對(duì)它們進(jìn)行研究可以為揭示行星系統(tǒng)的形成演化這樣重大的科學(xué)問(wèn)題提供線索。此外，這類行星的衛(wèi)星可能有液體海洋，也是地外生命搜尋的重要目的地，還是將來(lái)實(shí)施太陽(yáng)系礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)的采礦基地。第二，像這些新發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星個(gè)頭大部分都比較小，只有一公里到三公里不等，距離木星也比較遠(yuǎn)，軌道環(huán)繞木星運(yùn)行圈至少需要340天，最遠(yuǎn)的一顆550天才能環(huán)繞木星運(yùn)行一圈。這些衛(wèi)星很可能是木星引力捕獲來(lái)的太陽(yáng)系小天體。大家知道，木星被稱為太陽(yáng)系的行星之王，它的體積相當(dāng)于1300個(gè)地球，比太陽(yáng)系所有的行星加起來(lái)還要重，它的引力非常強(qiáng)大。在巧合的情況下，可以把路過(guò)的小行星或者彗星捕獲到它的周圍。第三，還有一些更小的行星衛(wèi)星，很可能是更大的行星衛(wèi)星之間的碰撞碎塊。按照運(yùn)行方向，木星的衛(wèi)星大致分成兩組，一組是順時(shí)針運(yùn)行，另外一組逆時(shí)針運(yùn)行。一般來(lái)說(shuō)，逆時(shí)針運(yùn)行的木星的衛(wèi)星更靠近木星，而順時(shí)針運(yùn)行的木星的衛(wèi)星軌道的距離木星比較遠(yuǎn)。但是2018年，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了兩顆逆時(shí)針運(yùn)行的衛(wèi)星與順時(shí)針運(yùn)行的衛(wèi)星軌道發(fā)生了交叉，這意味著很可能會(huì)發(fā)生迎頭撞擊。一旦這樣的撞擊事件發(fā)生，就可能形成大量的小尺寸碎塊，這些行星的衛(wèi)星到底是怎么形成的，它們的物質(zhì)成分是什么，目前科學(xué)家還沒(méi)有完全搞清楚，尤其是這些小尺寸的天然衛(wèi)星，更是一個(gè)謎，還沒(méi)有任何一個(gè)人類探測(cè)器近距離觀測(cè)過(guò)這些奇特的行星衛(wèi)星。不過(guò)機(jī)會(huì)就在眼前，歐洲計(jì)劃在2023年4月份發(fā)射木星冰月探測(cè)器，計(jì)劃將于2031年抵達(dá)木星系統(tǒng)，屆時(shí)將有機(jī)會(huì)近距離一窺這些奇特行星衛(wèi)星的花容月貌。

除此之外，我國(guó)千萬(wàn)4號(hào)任務(wù)計(jì)劃在2030年前后發(fā)射，將對(duì)木星系統(tǒng)實(shí)施探測(cè)，并對(duì)木星的第四顆衛(wèi)星進(jìn)行詳查。科學(xué)家也在考慮對(duì)這些奇特的行星衛(wèi)星進(jìn)行考察，也許將可以揭開(kāi)這些行星衛(wèi)星的神秘面紗。

本文為科普中國(guó)·星空計(jì)劃扶持作品

作者：李明濤

審核：周炳紅

出品：中國(guó)科協(xié)科普部

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