地球擁有一個超大的衛星—月球,這個也是我們每天晚上觀看到最明亮的一顆外地天體,作爲一顆比較大的天體,月球對於我們來說充滿了無限感情,那麼地球還有其他的衛星沒有呢?
目前就只有月球一個衛星。
對於所有喜歡仰望星空的人來說,月球是個無法忽視的巨大存在。身爲地球的長久伴侶,這也是人類目前爲止唯一上過的異星。
很多人可能都有這樣的問號:除了月球以外,地球還有其他伴侶沒有?要知道,只有地球質量11%的火星,還有兩顆衛星呢!
難道地球就沒福氣,只有一個伴兒?
事實上,早在伽利略時代,人類就開始尋找第二顆衛星啦,只不過,直到300多年後,纔有了些眉目。
2003年,NASA近地天體研究中心發現了小行星2003 YN107,曾一度認爲:它就是我們要找的第二個衛星,但後來發現人家只是暫時陪跑陪玩,之後脫離地球引力,遠走高飛了。
人類總是一廂情願,解讀宇宙。
此後,又相繼發現2004 GU9、2006 FV35、2013 LX28、2014 OL339等小行星,但都有一個共同特點:短期相處還行,長廂廝守,沒戲!
2016年4月27日,終於發現了2016 HO3,這是迄今爲止最穩定的一顆準衛星。
爲啥說是準衛星?稍後馬上揭曉。
2016 HO3位於這幅動畫的左上角,相對固定的位置。
先看看它的簡歷:2016 HO3,大小隻有40~100米,比起太陽系第五大衛星——月球(直徑3476000米)來說,顯然忒小了。甚至,很容易被當成太空垃圾或者天體碎塊。
不過,人家的確是一顆標準的小行星。擁有自己的公轉軌道、繞地軌道、遠日點、近日點、半長軸、傾角……
遠日點,距離太陽最遠點——1.1AU(1AU就是地球到太陽的標準距離,1.5億公里)。
近日點,距離太陽最近點——0.9AU。
距離地球:38倍~100倍地月距離(380000公里)。
重要的是,公轉軌道週期跟地球幾乎一樣,365.931個地球日(天)。
最神奇的是,它的飛行軌跡。
以上帝視角看,它就像一個愛玩呼啦圈的活力妹紙。圍繞太陽公轉的同時,就在地球身邊晃來晃去——就好像圍着地球轉的衛星一樣。(人類又在一廂情願地解讀宇宙)
其實,這只是活力妹紙在公轉時,一種獨特舞姿罷了。
當然,它之所以能跳出這種舞姿,在地球身邊誘惑地跳,也是地心引力的結果。
嚴格來說,2016 HO3只能算作我們地球的一顆準衛星,而不是真衛星。
不過,我們地球應該知足吧。根據NASA近地天體研究中心推算,這顆準衛星已經陪跑地球將近上百年了,估計還會持續幾百年。
這跟之前那些沒長性的準衛星相比,已經算是長廂廝守了。
地球只有月球一顆衛星的原因是什麼呢?
沒有爲什麼,根據現有理論,這就是太陽系形成過程中的產物。
我們知道在太陽系內,存在兩種行星:
terrestrial planets(類地行星)和jovian planets(木星型行星,氣態巨星)
對於jovian planets來說,比如木星、土星、海王星和天王星,它們的衛星非常多:
木星的衛星超過70顆,海王星有14顆之多。根據新視野號的信息,Pluto都有5顆衛星。
而對於terrestrial planets來說,如地球、火星、水星和金星,衛星少的可憐:
地球只有一個Moon,也叫Luna
火星有兩個小Moon:
金星有一個quasi-moon,叫做2002 VE68,2010年Caltech公佈了相關的軌道數據,因爲跟金星是均值1:1的motion resonance,所以被定爲金星的quasi-satellite。但是由於跟地球的軌道相近(~1.021AU),所以在發現後就被Minor Planet Center定爲“Potentially Hazardous Asteroid”。
數據詳見這篇報道:
其實,照這個理論,地球也有一個quasi-moon,叫做3753 Cruithne,只不過它也是繞着太陽轉,跟地球有1:1的軌道共振而已。
水星非常的lonely,沒有衛星,本身引力太小,又離太陽過近,太陽風過強,吹掃一切可能形成衛星的種子。
這跟太陽系內衛星可能形成的三大機制有關:
1.母星受到包括但不限於行星、巨型隕石的撞擊後剝離出的大塊碎片,在母星的引力作用下像滾雪球一樣變大最後形成一定的軌道。這個例子最明顯的就是地球和月亮。
2.母星使用引力俘獲的星體,最後形成一定軌道。這個例子最明顯額就是火星的兩個小衛星。因爲火星的位置正好離類地行星和類木行星之間的小行星帶較近:
3.母星從原始吸積盤中“自助”。比如木星和它的衛星們,大量的planetesimals(星子)比如冰塊、巖塊、氣塵和金屬片的聚集物,撞擊後融合。
下面是一個有意思的有理有據的推論:
其實,地球早期確實像題主所說的那樣,有companion moons,但不是3個,而是兩個:
證據來自Nature上2011年的一篇文章:
我們知道,月亮的兩面不對稱,一邊是我們熟悉的“相對”比較光滑的古老的硬化熔岩(ancient hardened lava),另一面則是大量的山形高地(mountainous highlands):
NASA的一次GRAIL Mission(Gravity Recover and Interior Laboratory),具體就是用兩架串聯的飛行器環繞月亮,精確的繪製月亮的引力場,然後揭示月亮內部是否是層狀的:
大多數科學家所認同的45億年前那場火星大小的行星撞擊,導致了月亮的形成,但是根據上面那篇文章的作者Jutzi和Asphaug,那些碎片實際上是形成了兩個衛星,另外一顆較小的衛星很有可能就躲在其中的某個朗格朗日點(Lagrangian point)上:
雖然朗格朗日點有點類似引力捕蠅器,可以“鎖住”物體一定的時間,但是無法持續很久。最後,小月月無可避免的撞上了大月月,但是因爲撞擊的速度並不大,所以並木有形成隕石坑:
相反地,小月月有點像油墨一樣灑在大月月的遠離地球的另一面上,形成同期的山形高地。一句話就是,月球背面的山形高地很可能就是小月月的殘留遺蹟:
如果你對這些感興趣的話,可以到上去查閱更多的資料。
如果題主持續糾結於多個衛星系統的話,我們用Universal Sandbox2來開一下腦洞:
這裏地球大概有30個衛星
但是整個系統是及其混亂的:
到處有碰撞:
地球會遭受不斷的撞擊,來自衛星也會來自碎片:
像大家看到的一樣,地球不斷的變黑,於是有了下面的數據:
地球表面的溫度高達1686攝氏度,在穩定下來後,除去碎片,大概還有14顆衛星或快或慢的圍繞地球:
加快進程後,發現,在地球和Moon4組成的小型系統中,地球由於受到不同類型的衛星的引力微擾,以一種非常奇怪的軌道運轉,同時地球看上去毫無生機:
Moon4在不斷的降溫過程中,出現了水:
隨後地球迎來了冰河時期:
如果一開始,並沒有那麼多衛星,只有4顆,按照題主的意思,開始模擬:
你會發現由於其中某次碰撞產生的碎片開始環繞地球,形成類環。
其實,如果你想增加地球的衛星,大可以發射人造衛星,這裏介紹一種腦洞方式:發射人造迪斯科閃光球型衛星:
假設這個反光球靠近地球450km,就像宇宙空間站的軌道,假設它不會被潮汐力撕碎,並且讓它開始旋轉,於是有時候你會在地面上看到這樣的場景:
或者發射一張平面鏡: