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地球有沒有第二個月亮,什麽是特洛伊小行星群?

月亮高高的掛在天上,它既代表了浪漫、也代表了些許的神秘。現在我們知道,月亮只是壹塊又大又暗的石頭。《飛出個未來》

今天我們說下地球的第二顆衛星,有人說不就壹個月球嗎?其實還有壹種天體叫做特洛伊小行星,這些天體也受行星引力的束縛,與行星***軌。那麽地球的已經被證實的特洛伊小行星是什麽?

太陽系的衛星

太陽系是壹個非常神奇的地方,雖然我們身處在太陽系,但還是有很多未解之謎。特別是,太陽系的內部,想壹下我們太陽系中的那些氣態巨行星(如:木星)它們的質量從地球的幾十到幾百倍不等。

上圖左至右:木星、土星、天王星、海王星

這些巨大的氣態行星周圍環繞著各種各樣有趣、神秘的天體,從質量大到有大氣層的衛星,比如土星的土衛六(左),到被捕獲的柯伊伯帶的天體,比如海王星的大衛星,海衛壹(中),再到在行星周圍形成的普通天然衛星,比如土星的土衛四和土衛二(右)。

美國國家航空航天局(NASA);卡西尼號/惠更斯號(左),旅行者2號(中),卡西尼號(右)。

總而言之,如果我們觀察太陽系中的所有衛星,不管是從質量和數量上來說,這些氣態巨行星壟斷了太陽系的衛星。如果我們觀察直徑超過100公裏的衛星,木星有7顆,土星有11顆,天王星有8顆,海王星有6顆,即使不是行星的冥王星也有1顆,這和整個太陽系的內部的衛星數字相同,因為在太陽系內部只有地球的衛星屬於這壹類。

水星和金星沒有衛星,地球只有壹個大衛星,火星有兩個被捕獲的小行星(但每個都在25公裏以下),我們慷慨地稱之為衛星。相比之下,木星至少有49顆25公裏以下的衛星,而土星至少有63顆,其中有20顆直徑小於5公裏的衛星,是今年才發現的。

如果我們地球的鄰居火星上存在被捕獲的小行星,那麽地球上有沒有可能存在捕獲的小行星?要理解這個問題,我們首先必須理解可能發生的兩種不同類型的捕獲。

行星的特洛伊小行星群

壹個低質量天體、壹顆行星和太陽之間的引力相互作用可能會導致低質量天體的軌道發生巨大的改變,當然這就會發生偶爾的引力捕獲現象。但引力捕獲不僅僅指的是讓小行星在圍繞行星的軌道上運動,而且還可以在行星軌道前後兩個獨立的位置上穩定地(或準穩定地)運動,例如上圖上面標記的L4和L5拉格朗日點。

以木星為例,木星就是個典型的粒子,雖然它捕獲了許多的天體圍繞著自己運行,但也有大量的天體圍繞著太陽的L4和L5引力點運行,和木星同用軌道,稱為特洛依群小行星。(或者用更古老的詩歌術語來說,?特洛伊人?和?希臘人?,壹個在L4,壹個在L5。)

特洛依群小行星L4和L5顯示為綠色。上圖就顯示了木星和這些小行星在***用軌道上是如何運動的。

上圖是減去了木星軌道運動的情況

實際上,任何壹顆行星如果有足夠幸運的遭遇,也就是說如果有小行星闖進了壹顆行星的L4和L5點就可能會被行星引力捕獲,與行星***軌,那麽這顆行星的軌道上就可能有這些特洛伊小行星。水星和金星都沒有,火星總***有7個候選特洛伊小行星,其中4個已經確認!

所以妳可能會問,地球軌道上是否真的有小行星?當然,地球只有壹顆天然衛星在圍繞我們的星球運行,但如果地球和其他天體在(L4)或(L5)壹起繞太陽運行呢?

地球的衛星?第二個月亮

2001年的3753克魯坦(Cruithne)。天文學家鄧肯?沃爾德倫(Duncan Waldron)於1986年10月10日在壹張攝影底片裏發現了這顆昏暗的小行星。這張圖片是由位於澳大利亞賽丁泉天文臺的英國施密特望遠鏡拍攝的。

妳可能聽說過3753克魯坦(Cruithne),它被認為是?地球的第二個月亮?。3753 Cruithne是壹塊只有5公裏寬的巖石,它的軌道跟著地球的軌道運行!

這什麽意思呢?地球繞太陽運行大約需要365天。3753 Cruithne 呢?364天!這是壹個非常相近的數字!從太陽的角度來看,兩個天體都是橢圓形軌道,太陽在壹個焦點上,而從地球上看,這顆拖著尾巴的小行星則是馬蹄形軌道。請看下面的動畫。

上圖為太陽的視角。3753 Cruithne的軌道和我們地球的軌道有壹定的傾角。下圖為地球的視角。

但從技術上嚴格的來說,它不是?地球的衛星?,因為它不受地球的引力束縛,不和地球***軌。所以它甚至不是壹個真正的特洛伊小行星,3753 Cruithne預計會在幾千年後從地球的軌道上被拋出。3753 Cruithne將在2292年接近地球,這顆小行星和地球之間將會有壹次引力相遇。屆時3753 Cruithne的軌道將改變50萬公裏。地球軌道會改變1.3厘米。

那地球到底有沒有***軌的衛星呢?2010年,第壹個也是唯壹壹個真正的特洛伊小行星被發現了!

小行星2010 TK7!它的直徑只有300米(不是千米,而是米),是在2010年10月由NASA的廣域紅外探測探測器(WISE)發現的。沒錯,它是用紅外太空望遠鏡找到的!

它圍繞著地球的L4拉格朗日點以馬蹄形軌道運行,如果我們飛到太陽系的上空,並將它與地球作比較,下圖就是它的運行路線。

所以,嚴格上說我們沒有第二個月球,但我們終於有了壹個特洛伊小行星,它受地球的引力作用,在地球軌道上以馬蹄形的軌道運動,並和地球***軌,它屬於我們地球。

因此特洛伊小行星不是3753 Cruithne。而是2010 TK7!