圖中顯示了圍繞木星運行的眾多衛(wèi)星中的 4 顆，這顆行星為什么有這么多衛(wèi)星呢?

　　北京時間 10 月 17 日消息，地球只有一顆天然衛(wèi)星，但有幾十顆天然衛(wèi)星圍繞著木星旋轉(zhuǎn)。作為太陽系中最大的行星，木星一向以衛(wèi)星數(shù)量眾多著稱，并且不斷有新成員被發(fā)現(xiàn)。2018 年 7 月 16 日，天文學家宣布，他們又發(fā)現(xiàn)了 12 顆此前不為人知的木星衛(wèi)星。

　　美國卡內(nèi)基科學研究所的斯科特(Scott S。 Sheppard)領導了這項研究。他和同事們原本在進行另一項研究，試圖在遙遠的柯伊伯帶尋找新天體，即傳說中的太陽系第九大行星“Planet X”。柯伊伯帶是海王星軌道外側(cè)一個天體密集的圓盤狀區(qū)域。在搜索新天體可能存在的區(qū)域時，謝潑德和同事們意外發(fā)現(xiàn)木星剛好在搜索范圍附近，于是他們決定暫時擱置原先的研究目標，轉(zhuǎn)而暫時觀察一下木星。

　　木星衛(wèi)星的各種分類，新發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星軌道以粗線顯示。圖中綠色線顯示的是一顆特立獨行的衛(wèi)星 Valetudo，以羅馬神朱庇特的曾孫女命名。它穿梭于逆行衛(wèi)星的軌道間，但本身軌道是順行的。

　　對木星衛(wèi)星的觀察可以追溯到伽利略的時代。1610 年，偉大的天文學家伽利略注意到有 4 個天體似乎在圍繞著木星旋轉(zhuǎn)。后來它們分別被命名為艾奧(Io，木衛(wèi)一)、歐羅巴(Europa，木衛(wèi)二)、蓋尼米德(Ganymede，木衛(wèi)三)和卡里斯托(Castillo，木衛(wèi)四)。這 4 顆衛(wèi)星是最早被發(fā)現(xiàn)的木星衛(wèi)星，在分類上屬于木星的主衛(wèi)星群，又被稱為伽利略衛(wèi)星。它們的半徑比任何矮行星都大，是太陽系中除太陽和八大行星以外最大的天體。木衛(wèi)三是木星衛(wèi)星中最大的一顆，其直徑甚至大于水星。隨著觀星技術變得越來越先進，人們又發(fā)現(xiàn)了這 4 顆衛(wèi)星的更多同伴。謝潑德的研究小組確認了 12 顆新的衛(wèi)星，使木星的衛(wèi)星總數(shù)已經(jīng)達到 79 顆。值得一提的是，這 12 顆新衛(wèi)星都十分袖珍，大小幾乎都在 1 至 2 公里。

　　在太陽系中，還沒有其他行星能達到這個數(shù)字。土星緊隨其后，已知有 62 顆衛(wèi)星;天王星有 27 顆衛(wèi)星，海王星有 14 顆衛(wèi)星。地球的鄰居火星，擁有兩顆衛(wèi)星：福波斯(Phobos，火衛(wèi)一)和得摩斯(Deimos，火衛(wèi)二)。相比之下，地球只有一個月亮，而水星和金星完全沒有衛(wèi)星，這或許能讓地球人稍感安慰。

　　木星擁有如此多的衛(wèi)星，而其他行星的衛(wèi)星卻如此之少，這其中的原因都要歸結(jié)于引力。

　　引力的影響

　　天文學家將太陽系內(nèi)的行星分為兩類。水星、金星、地球和火星是所謂的“類地”或“內(nèi)行星”，而木星、土星、天王星和海王星則被歸類為“氣態(tài)巨行星”，也被稱為“外行星”(越來越多的科學家認識到，天王星和海王星是一類獨特的巨行星，稱為“冰巨行星”)。

　　這兩個類別之間有著相當大的規(guī)模差距。雖然天王星是最小的外行星，但它的質(zhì)量仍然是地球的 15 倍，而地球是最大的內(nèi)行星。然而，就體積而言，沒有其他行星能與木星匹敵。在質(zhì)量上，木星的質(zhì)量是太陽系其他行星質(zhì)量總和的 2.5 倍，也是地球質(zhì)量的 300 多倍。這絕對是個怪物。

　　正如牛頓所觀察到的，物體的質(zhì)量與其引力場的強度之間存在正相關關系。由于氣態(tài)巨行星具有驚人的質(zhì)量，它們便能夠吸引更多的衛(wèi)星。不過，這并不是像木星這樣的行星擁有如此多衛(wèi)星的唯一原因。太陽系的氣態(tài)巨行星距離太陽相對較遠。與之相比，一些恒星擁有巨大的類木行星，稱為“熱木星”。基本上，這些系外氣體巨行星的軌道往往離恒星很近，你可以想象一下土星和水星互換位置的場景。

　　法國天文學家法特希·納穆尼(Fathi Namouni)在 2010 年發(fā)表的一篇論文中指出，熱木星幾乎沒有衛(wèi)星。有天文學家認為，熱木星可能起源于恒星系的凍結(jié)線(由母恒星中心向外起算，能讓水、氨、甲烷等揮發(fā)物質(zhì)凝聚為固體冰粒的最小距離)以外，然后向內(nèi)遷移。在遷移過程中，它們的衛(wèi)星會陷入一場天體拔河游戲。氣態(tài)巨行星的質(zhì)量雖然很大，但恒星要大得多。因此，當熱木星太接近其母恒星時，擁有更強引力場的恒星最終會偷走它的衛(wèi)星。

　　距離會抵消引力的作用。當行星離太陽越遠，其對行星的引力就越弱。因此，如果納穆尼的觀點是正確的，那么木星擁有的衛(wèi)星數(shù)量將不止 79 顆，應該還會不斷增加，因為這是一顆巨大的氣態(tài)行星，距離太陽足夠遠，可以避免衛(wèi)星被剝奪。

　　木星的衛(wèi)星并不是千篇一律的。其中有一些衛(wèi)星具有天文愛好者們津津樂道的特征，比如木衛(wèi)一上布滿了活火山;木衛(wèi)二上存在一個隱藏的海洋，那里可能有外星生命;木衛(wèi)三有火星的三分之二那么大，是整個太陽系最大的衛(wèi)星。

　　這三顆衛(wèi)星，連同木衛(wèi)四，很可能是與木星一起形成的。這顆巨大的行星最初可能是由氣體和塵埃組成的圓盤，逐漸演變成我們今天所知道的氣態(tài)巨星。當木星成形時，圍繞它旋轉(zhuǎn)的一些物質(zhì)合并成了伽利略在 1610 年發(fā)現(xiàn)的 4 顆衛(wèi)星。土星可能推動了它們的形成。也有人猜測，早期的木星曾有更多的衛(wèi)星，后來逐漸被這顆巨大的行星吸引和吸收。

　　還有一些衛(wèi)星不一定是與木星同時形成的?？茖W家認為，木星的許多衛(wèi)星一開始都是大塊的太空巖石，是被木星的引力吸引而漂移過來的。

　　木星衛(wèi)星的行為也很有趣。許多衛(wèi)星與木星旋轉(zhuǎn)的方向相同，但也有與之相反的情況，包括謝潑德和同事所發(fā)現(xiàn)的 12 顆新衛(wèi)星中的 9 顆。這么多衛(wèi)星朝不同方向旋轉(zhuǎn)，碰撞是不可避免的。衛(wèi)星可能會在碰撞過程中被摧毀，因此，就在木星獲得新衛(wèi)星的同時，也在失去一些原有的衛(wèi)星。
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