我们把目光投向太空,宇宙间的一切都在运动:月亮绕着地球转动,地球带着月亮绕着太阳转动,太阳带着整个太阳系围着银河系的中心转动,而整个银河系则围绕着本星系群旋转。从卫星到行星,到太阳系,到星系,再到本星系群,好像俄罗斯套娃,一个套着一个,小的围着大的动,而大的围着更大的动。
那么,一个有趣的问题来了:卫星可不可以有它自己的卫星围着转动?也就是说,我们平时看到的月亮,还有太阳系里各大行星的卫星,会不会还有“跟班”?
如果这个问题里的“跟班”包括人造卫星或者人为干预的话,答案是肯定的。美国国家航空和航天局的“月亮复兴飞行器”(Lunar Reconnaissance Orbiter)就是一颗围着月亮旋转的卫星。
另外,2013年,美国国家航空和航天局公布了一个“摘星计划”——小行星重新定向计划(Asteroid Redirect Mission):在2025年前,找到一颗小行星,把它拉到地球上空,重新导向,使其绕着月亮飞行,并对这颗小行星进行深入研究。
如果这个问题里的“跟班”是指自然形成和自行按轨道绕行的卫星,那么,目前的答案是否定的。
在解释卫星没有天然“跟班”的原因之前,我们先来看看行星的天然卫星的三个可能的来源:
◆从绕行星的星盘(只在大型气态行星的情况下)与母星同时生成;
◆从撞击的残骸形成(如果有浅角度下足够强的撞击);
◆捕获经过的天体。
卫星的形成条件是很苛刻的,主要是因为天体距离越近,其运行所受限制就越多,受的影响也越多。
仔细分析一下太阳系,水星和金星是没有卫星的,因为它们的轨道离太阳太近了,无法和卫星一起形成独立的系统。即使在其形成初期可能有卫星,也会被太阳吸过去而“灰飞烟灭”。
再分析地球与月亮(地月系统)。其实,月亮受太阳的引力是受地球引力的两倍(简单计算即可得知),但是月亮仍然成为地球的卫星。这是因为地球离太阳足够远,按照天体动力学,允许存在一个独立的天体系统。也就是说,太阳实际上是吸引着地月系统转动而不影响地球和月亮的关系。不过,由于条件太苛刻,地球也只有一颗天然卫星。
再远一点的火星,有两颗卫星。
木星和土星等巨行星因为自身体积庞大,而且与太阳的距离更远,为自身周围存在卫星创造了运行环境,所以有多颗卫星存在——这好比在中央集权的封建王朝,所谓“天高皇帝远”,在边缘的府州,强势的地方长官会形成相对独立的“小朝廷”。
类似地,各行星的卫星若要有自己的卫星儿子,首先,要离行星老子足够远;其次,卫星儿子自己要引力足够强大,这样,它才能和卫星孙子形成一个独立的天体系统,带着卫星孙子围着行星转动。
遗憾的是,卫星儿子由于自身体积小(引力小),而且距离行星老子比较近,一般没有能力形成自己的天体系统。
即使是人造卫星“月亮复兴飞行器”,它的最终命运也一定是撞毁在月亮上,因为它所处的轨道离月亮太近,会被月亮的潮汐力拉向月亮。
所以,太阳系里各个行星的卫星,类似俄罗斯套娃里最小、最里层的人偶,它们周围没有自己的卫星儿子围绕旋转。