本文来自微信公众号:把科学带回家 (ID:steamforkids),作者:KKC,审校:韩晶晶,原文标题:《教科书又双叒叕要改了?木星的卫星又多了十几个?》,头图来自:NASA


谁是太阳系中拥有卫星最多的行星?这是一个长期悬而未决的问题。国际天文学联合会小行星中心近日宣布,木星发现了12颗新的卫星,已知卫星总数达到92颗,超过了土星的83颗,成为太阳系中已知卫星最多的行星,加冕为太阳系的“卫星之王”——尽管很可能只是暂时的。


新晋“卫星之王”木星 | Wiki<br label=图片备注 class=text-img-note>
新晋“卫星之王”木星 | Wiki


伴随着天文学家在太阳系内不断发现新的卫星,木星和土星在“卫星之王”宝座的争夺上一直在互相追赶。从2002到2018年,木星的已知卫星数量一直多于土星。土星曾在2019年实现了反超(82颗超过79颗),不过在4年后的今天,木星夺回了原属于自己的王座。


木星部分卫星的轨道示意图(距离不按比例) | Carnegie Inst. for Science<br label=图片备注 class=text-img-note>
木星部分卫星的轨道示意图(距离不按比例) | Carnegie Inst. for Science


木星的这些卫星是天文学家在2021年和2022年通过位于智利和夏威夷的望远镜发现的,不过要想确认它们是卫星而非陨石等其他天体,还需要数个月的时间来观测是否有完整的绕行轨道,所以直到最近小行星中心才正式将它们加入到木星的行星列表中。


位于智利的甚大望远镜(Very Large Telescope)| Wiki<br label=图片备注 class=text-img-note>
位于智利的甚大望远镜(Very Large Telescope)| Wiki


此次木星新发现卫星的体积都非常小,直径从1公里到3公里不等,按照卫星的命名规则(直径超过1英里),只有一半的成员能获得命名。而且它们距离木星十分遥远,绕行木星一周最少都要340天,甚至最远的一颗卫星需要超过550天。体积小、距离远,也就不难理解为什么这些卫星直到最近才能发现了。


发现卫星的难度还不只在于卫星的大小和它与行星之间距离。卫星既受到所绕行星的引力,还会受到太阳的引力,所以运动轨迹比小行星和彗星更加复杂,分析轨道所需要的时间也更长。对于小行星和彗星,几周的观察可能就足以预测它们的飞行路线,而卫星需要几个月甚至几年的时间。


2002年发现的木卫四十三,在图像上只是一个小点 | Wiki<br label=图片备注 class=text-img-note>
2002年发现的木卫四十三,在图像上只是一个小点 | Wiki


除了是已知卫星数量最多的行星以外,人类最早发现的除月球外的卫星也属于木星。1610年,伽利略用他自制的望远镜发现木星周围有四颗卫星(即木卫一、木卫二、木卫三、木卫四),它们后来被命名为“伽利略卫星”,其中的木卫三还是太阳系体积最大的卫星,直径超过5200公里,个头甚至比身为行星的水星还要大。


木星四颗最大的卫星——伽利略卫星 | NASA<br label=图片备注 class=text-img-note>
木星四颗最大的卫星——伽利略卫星 | NASA


不过,在发现伽利略卫星之后的300多年里,受制于观测水平,天文学家只发现了零星的几颗卫星。直到20世纪70年代,旅行者1号(Voyager 1)等太空飞船开始进入太空后,发现的卫星数量开始快速增长。进入21世纪后,得益于电子设备灵敏度的提高,天文学家开始更多利用地球上的大型地面光学望远镜寻找卫星,目前在太阳系中发现的卫星总数达到了224颗。


旅行者1号发现了众多卫星 | Wiki<br label=图片备注 class=text-img-note>
旅行者1号发现了众多卫星 | Wiki


别看木星和土星都有好几十颗卫星,其实对太阳系的很多家族成员来说,卫星都是一种奢侈品:水星和火星没有卫星,地球只有1个(也就是月亮),火星只有2个。天王星和海王星稍微多些,分别有27颗和14颗。行星的卫星数量问题非常复杂,木星和土星周围小型行星为何如此之多也还没有明确的答案,可能和自身质量大小、与太阳距离等多种因素有关。


部分太阳系中行星的卫星 | Wiki<br label=图片备注 class=text-img-note>
部分太阳系中行星的卫星 | Wiki


话说回来,夺回“卫星之王”宝座的木星可不能高兴的太早。有证据表明,土星周边存在着大量的小型天体,如果后续对土星的卫星观测能扩大到直径3公里左右的天体,那么土星的的卫星数量有望超过100个,甚至可能超过太阳系中其他行星的卫星数量的总和。


土星随时有可能从木星手中夺回卫星之王的称号 | NASA<br label=图片备注 class=text-img-note>
土星随时有可能从木星手中夺回卫星之王的称号 | NASA


木星也有好消息——它很快就会迎来太空探测器的造访。今年4月,欧洲空间局(ESA)将发射木星冰卫星探测器(JUICE)探索木星的木卫二、木卫三和木卫四,研究它们是否存在潜在的宜居条件,同时深入探究木星的复杂环境。明年10月,美国国家航空航天局(NASA)将发射欧罗巴快船(Europa Clipper)探索木卫二,有证据表明其表面下存在液态水的海洋。太空探测器的到来有可能会带来更多关于木星卫星的信息。


JUICE即将探访木星与它的四颗最大的卫星 | NASA<br label=图片备注 class=text-img-note>
JUICE即将探访木星与它的四颗最大的卫星 | NASA


相信在未来很长一段时间内,“卫星之王”仍然会在木星和土星之间来回易主。


参考资料:

[1]https://phys.org/news/2023-02-jupiter-moon-solar.html

[2]https://skyandtelescope.org/astronomy-news/astronomers-find-a-dozen-more-moons-for-jupiter/

[3]https://www.csmonitor.com/Science/2019/1008/New-moon-king-Saturn-passes-Jupiter-with-20-moon-discovery

[4]https://solarsystem.nasa.gov/moons/overview/

[5]https://www.nssdc.ac.cn/mhsy/html/videodec.html?8fc78c8b-3c29-490b-b64e-65cf7011c14c

[6]https://ssd.jpl.nasa.gov/

[7]https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Juice

[8]https://www.jpl.nasa.gov/missions/europa-clipper


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