撰文 | KKC
審校 | 韓晶晶
誰(shuí)是太陽(yáng)系中擁有衛(wèi)星最多的行星？這是一個(gè)長(zhǎng)期懸而未決的問(wèn)題。國(guó)際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)小行星中心近日宣布，木星發(fā)現(xiàn)了 12 顆新的衛(wèi)星，已知衛(wèi)星總數(shù)達(dá)到 92 顆，超過(guò)了土星的 83 顆，成為太陽(yáng)系中已知衛(wèi)星最多的行星，加冕為太陽(yáng)系的“衛(wèi)星之王”—— 盡管很可能只是暫時(shí)的。
伴隨著天文學(xué)家在太陽(yáng)系內(nèi)不斷發(fā)現(xiàn)新的衛(wèi)星，木星和土星在“衛(wèi)星之王”寶座的爭(zhēng)奪上一直在互相追趕。從 2002 到 2018 年，木星的已知衛(wèi)星數(shù)量一直多于土星。土星曾在 2019 年實(shí)現(xiàn)了反超（82 顆超過(guò) 79 顆），不過(guò)在 4 年后的今天，木星奪回了原屬于自己的王座。
木星的這些衛(wèi)星是天文學(xué)家在 2021 年和 2022 年通過(guò)位于智利和夏威夷的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的，不過(guò)要想確認(rèn)它們是衛(wèi)星而非隕石等其他天體，還需要數(shù)個(gè)月的時(shí)間來(lái)觀測(cè)是否有完整的繞行軌道，所以直到最近小行星中心才正式將它們加入到木星的行星列表中。
此次木星新發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星的體積都非常小，直徑從 1 公里到 3 公里不等，按照衛(wèi)星的命名規(guī)則（直徑超過(guò) 1 英里），只有一半的成員能獲得命名。而且它們距離木星十分遙遠(yuǎn)，繞行木星一周最少都要 340 天，甚至最遠(yuǎn)的一顆衛(wèi)星需要超過(guò) 550 天。體積小、距離遠(yuǎn)，也就不難理解為什么這些衛(wèi)星直到最近才能發(fā)現(xiàn)了。
發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星的難度還不只在于衛(wèi)星的大小和它與行星之間距離。衛(wèi)星既受到所繞行星的引力，還會(huì)受到太陽(yáng)的引力，所以運(yùn)動(dòng)軌跡比小行星和彗星更加復(fù)雜，分析軌道所需要的時(shí)間也更長(zhǎng)。對(duì)于小行星和彗星，幾周的觀察可能就足以預(yù)測(cè)它們的飛行路線，而衛(wèi)星需要幾個(gè)月甚至幾年的時(shí)間。
除了是已知衛(wèi)星數(shù)量最多的行星以外，人類最早發(fā)現(xiàn)的除月球外的衛(wèi)星也屬于木星。1610 年，伽利略用他自制的望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)木星周圍有四顆衛(wèi)星（即木衛(wèi)一、木衛(wèi)二、木衛(wèi)三、木衛(wèi)四），它們后來(lái)被命名為“伽利略衛(wèi)星”，其中的木衛(wèi)三還是太陽(yáng)系體積最大的衛(wèi)星，直徑超過(guò) 5200 公里，個(gè)頭甚至比身為行星的水星還要大。
不過(guò)，在發(fā)現(xiàn)伽利略衛(wèi)星之后的 300 多年里，受制于觀測(cè)水平，天文學(xué)家只發(fā)現(xiàn)了零星的幾顆衛(wèi)星。直到 20 世紀(jì) 70 年代，旅行者 1 號(hào) (Voyager 1) 等太空飛船開(kāi)始進(jìn)入太空后，發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星數(shù)量開(kāi)始快速增長(zhǎng)。進(jìn)入 21 世紀(jì)后，得益于電子設(shè)備靈敏度的提高，天文學(xué)家開(kāi)始更多利用地球上的大型地面光學(xué)望遠(yuǎn)鏡尋找衛(wèi)星，目前在太陽(yáng)系中發(fā)現(xiàn)的衛(wèi)星總數(shù)達(dá)到了 224 顆。
別看木星和土星都有好幾十顆衛(wèi)星，其實(shí)對(duì)太陽(yáng)系的很多家族成員來(lái)說(shuō)，衛(wèi)星都是一種奢侈品：水星和金星沒(méi)有衛(wèi)星，地球只有 1 個(gè)（也就是月亮），火星只有 2 個(gè)。天王星和海王星稍微多些，分別有 27 顆和 14 顆。行星的衛(wèi)星數(shù)量問(wèn)題非常復(fù)雜，木星和土星周圍小型行星為何如此之多也還沒(méi)有明確的答案，可能和自身質(zhì)量大小、與太陽(yáng)距離等多種因素有關(guān)。
話說(shuō)回來(lái)，奪回“衛(wèi)星之王”寶座的木星可不能高興的太早。有證據(jù)表明，土星周邊存在著大量的小型天體，如果后續(xù)對(duì)土星的衛(wèi)星觀測(cè)能擴(kuò)大到直徑 3 公里左右的天體，那么土星的的衛(wèi)星數(shù)量有望超過(guò) 100 個(gè)，甚至可能超過(guò)太陽(yáng)系中其他行星的衛(wèi)星數(shù)量的總和。
木星也有好消息 —— 它很快就會(huì)迎來(lái)太空探測(cè)器的造訪。今年 4 月，歐洲空間局 (ESA) 將發(fā)射木星冰衛(wèi)星探測(cè)器（JUICE）探索木星的木衛(wèi)二、木衛(wèi)三和木衛(wèi)四，研究它們是否存在潛在的宜居條件，同時(shí)深入探究木星的復(fù)雜環(huán)境。明年 10 月，美國(guó)國(guó)家航空航天局 (NASA) 將發(fā)射歐羅巴快船 (Europa Clipper) 探索木衛(wèi)二，有證據(jù)表明其表面下存在液態(tài)水的海洋。太空探測(cè)器的到來(lái)有可能會(huì)帶來(lái)更多關(guān)于木星衛(wèi)星的信息。
相信在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，“衛(wèi)星之王”仍然會(huì)在木星和土星之間來(lái)回易主。
參考資料：
[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
本文來(lái)自微信公眾號(hào)：把科學(xué)帶回家 （ID：steamforkids），作者：萬(wàn)物
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