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太陽系裏有多少顆衛星?

2024-07-04科學

如果你在一個晴朗的夜晚擡頭望向天空,最亮且最大的物體很可能是月亮。除非你有一台不錯的望遠鏡,否則月亮是你親眼能看到的唯一一顆天然衛星。因此,大多數人對衛星是什麽以及這些天然衛星實際上有多普遍有著扭曲的認識。

實際上,在我們宇宙的近鄰中,有數百甚至數千顆天然衛星,它們大小不一,從不規則的城鎮大小的太空巖石到足夠大的圓形天體,這些天體甚至可能被視為行星。

那麽,我們究竟發現了太陽系中有多少顆衛星呢?結果表明,答案取決於你對衛星的定義。根據美國國家航空暨太空總署(NASA)的數據,國際天文學聯合會(IAU)正式承認有288顆行星衛星繞著太陽系的八大行星執行。但NASA噴射推進實驗室還列出了另外473個「小天體衛星」——小行星和矮行星的衛星。如果我們計算這兩種型別,就像大多數天文學家會做的那樣,這使得太陽系中天然衛星的總數達到了761顆(截至2024年6月)。

但這可能只是「冰山一角」,天文學家僅在過去幾年就發現了數十顆新的行星衛星和小天體衛星,技術進步可能會加速他們在未來幾年發現更多衛星的速度,對於衛星最簡單的定義是一個圍繞一個更大的非恒星天體執行的物體,但那並不是完整的答案。

例如,目前有數千個人造衛星在地球軌域上執行,滿足了上述定義,但它們並不被視為衛星,因為它們不是天然的。這些航天器也有有限的壽命,然後會回落到地球並在大氣中燃燒殆盡。一些天然衛星,如準衛星和最小衛星,也是暫時性的,並不真正繞著行星執行。此外,還有大小的問題,例如,環粒子——構成像土星和天王星這樣的行星環的微小巖石碎片——單獨繞著它們的宿主行星執行,但並不被視為衛星。這種比幾百英尺還小的物體,通常被稱為「環衛星」或「小月亮」,也有「模糊的定義」,並不被視為真正的衛星。

即使在公認的衛星中,仍然存在爭議點。例如,行星衛星可以分為兩組:規則衛星,這些衛星通常較大,並且有靠近它們宿主行星赤道的小圓形軌域;以及不規則衛星,它們可能要小得多,並且有更大的,更橢圓形的軌域圍繞它們的宿主行星執行。

根據行星協會的說法,在規則衛星中,大約有20顆也被認為是主要衛星——這意味著它們足夠大,能夠因自己的重力而形成圓形。從離我們的主星太陽最近的鄰居開始,水星和金星沒有真正的衛星,因為它們靠近巨大的瓦斯球,這早就會把任何潛在的衛星從行星上撕裂開來。金星確實有一顆已知的準衛星Zoozve,但這不算數,因為它實際上繞著太陽執行,而不是金星。

接下來是地球。我們的家園行星只有一顆主要的衛星。然而,它至少還有七顆準衛星,並且偶爾會額外獲得一些最小衛星,持續大約一年左右。這些月球冒名頂替者也不算數。然而,一些科學家認為我們可以利用這些太空巖石作為臨時基地,幫助我們成為一個星際物種。

接下來是火星,它有兩顆真正的衛星:火衛一和火衛二。它們都只有幾英裏寬,並且非常靠近紅色星球執行。火衛一正慢慢向火星墜落,預計有一天會撞向火星表面——如果它不是先被撕裂的話。

當我們轉向巨大的行星時,事情開始變得更有趣。第一個瓦斯巨人,木星,有驚人的95顆衛星,包括四顆主要衛星——卡利斯托、歐羅巴、伊俄和加尼米德,是太陽系中最大的衛星。但土星更多:至少有146顆土星衛星,包括六顆主要衛星,如泰坦、米馬斯和土衛二。

冰巨人天王星和海王星分別有28顆和16顆衛星,並且它們之間有七顆主要衛星。但這些數位僅在過去幾年就發生了顯著變化。自2023年初以來,天文學家至少發現了土星周圍62顆新的不規則衛星和12顆新的木星衛星,以及一對海王星衛星和天王星周圍的一顆衛星。技術進步可以解釋月亮發現的突然增加。更強大的望遠鏡可以發現更小的衛星——特別是不規則衛星——這些衛星在巨大的行星周圍很常見。

因此,衛星的數量可能會在未來幾年繼續急劇上升。例如,天文學家已經發現了一些額外的行星衛星,但仍在等待後續觀測來確認它們的存在,然後才會送出給IAU。

如果我們在太陽系中發現更多的行星,行星衛星的數量也可能會增加。這樣一個世界就是難以捉摸的第九行星——一個假想的巨行星,可能潛伏在太陽系的遙遠地帶。如果這顆行星確實存在,研究人員已經假設它可能被多個衛星包圍。

研究人員還推測,被太陽的重力捕獲的額外遙遠世界,被稱為流浪行星,也可能有衛星。NASA對473個小天體衛星的計數甚至比行星衛星的數量更不確定,因為我們一直在發現更多的小行星。一些小行星也可以有多個衛星,這些衛星很難彼此區分。

IAU還估計,在太陽系的外部可能還有「超過100個」等待被發現的額外矮行星,所有這些行星都可能有衛星。

就像巨大的行星衛星一樣,我們還沒有發現它們的絕大部份。總的來說,可能會有和小天體衛星一樣多的行星衛星。

然而,其他天文學家對於可能有多少小天體衛星不太確定。「如此多的‘母體’的族群仍然未知,以至於很難回答這個問題,」他說。太陽系中已知有700多顆天然衛星。然而,正如我們所看到的,這個數位在未來可能會顯著增長。

過去的研究表明,可能有數百甚至數千顆微小的行星衛星可以透過更強大的望遠鏡被發現。正如我們已經看到的,關於真正存在的小天體衛星有多少存在著巨大的不確定性。但這並不阻止研究人員能夠大膽猜測。

天文學家認為太陽系中可能有大約10,000顆衛星,但沒有人知道我們找到它們所有人需要多長時間。