点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

寻找另一个月球

来源:光明网2020-06-23 16:49

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  古时候的人们就对夜空中的月亮进行观测并基于月相变化发明了沿用至今的“阴历”历时系统。由于古时的人们认知有限,一些与月球有关的不能解释的现象成为了中外一些神话故事的源泉,而夜空中的一轮明月千百年来又是多少墨客骚人籍以抒怀的对象。从古至今人们已经习惯了一个月球的存在,然而事实上太阳系的一些行星有不止一颗自然卫星,如果一个人可以从这些行星表面去看,则他会发现夜空中的月亮不止一颗。自从发现木星存在多个卫星之后,人们就在地月空间内不断尝试去寻找除月球之外的其他自然卫星,虽然目前为止尚未寻找到可永久停留在地月空间的另一个月球,但确实寻找到一些可暂时在地月空间内停留的天体。我们统称这些暂时被地球引力所俘获的天体为地球的“小月亮”。

寻找另一个月球

  图1. 地月系统示意图,月球相对地球和太阳的不同相位决定了肉眼所见的月亮形状(图片来源:https://solarsystem.nasa.gov/news/1257/the-next-full-moon-is-the-strawberry-moon/)

  早在1961年,波兰天文学家Kordylewski就声称在地月系统的三角拉格朗日点发现了物质聚集现象[1]。因为忽略来自太阳的引力摄动,这些点附近的运动是稳定的,如果地球有其他卫星存在,这些点附近的区域应是最可能发现它们的地方。然而实际的情况是,由于太阳引力影响,这些点附近的运动表现出非常复杂的动力学特性且并不总是稳定。之后的学者持续进行了观测,有的观测证实了Kordylewski的发现,有的则未能证实。最近匈牙利的一些天文学家采用偏振观测的方式证实了这些点附近的物质聚集现象[2],然而这些结构随时间不断变化,难以被后续观测证实。目前最有可能的解释是这些点附近确实会暂时性地存在一些物质聚集现象,并且这些结构随时间在不断变化。它们的起源和演化目前还是一个谜,我国部分科研机构正提议发射探测器去这些点附近进行地月空间环境探测。如果任务可行,期待可以揭开这些点附近的神秘面纱。

寻找另一个月球

  图2. 假想的Kordylewski云所处的区域,图中蓝色曲线为月球轨道,坐标系随月球一起转动,灰色区域为Kordylewski云可能所处的区域,L4/L5为两个三角拉格朗日点

寻找另一个月球

  图3. 艺术家对Kordylewski 云的想象图,它们处在与地月连线约60度张角的位置(图片来源:https://www.gaia.com/article/astronomers-confirm-earth-has-two-previously-undiscovered-moons)

  除三角拉格朗日点可能存在的Kordylewski云之外,在地球的轨道附近游荡着数量众多的自然小天体(称为近地天体),虽然概率很低,但它们有可能被地球的引力暂时俘获而成为地球的卫星。目前已被人们实际观测到的案例有两个。一个案例是小行星2006 RH120,它于2006年9月被Catalina巡天计划所发现,在围绕地球运行了大约11个月之后该小行星离开了地球引力范围重新进入行星际空间。另一个案例是小行星2020 CD3,它于2020年2月被Catalina巡天计划所发现,但实际上该小行星可能早于2017年左右即已进入了地球的引力范围,但直到今年2月份才被发现,该小行星目前已离开地球引力范围重新进入了行星际空间,它在地月空间附近的轨道图像如下面的动画所示。这两颗被发现的小行星尺寸都很小,这也是导致它们难以被发现的原因。这种类型的小天体我们称之为暂时俘获天体。虽然目前仅发现两颗,但根据估计在任意时刻地球附近都应该存在至少1颗尺寸在1米左右的这样的天体[4]。目前在建的LSST望远镜的大视场巡天能力将有助于这些暂时俘获天体的发现。

  在地面和空间观测设备日益强大的今天,伴随着人类在地月空间内日益频繁的航天活动,地月空间内除月球外较大尺寸的自然天体如果存在的话不太可能“躲过”人类的监测,因此最可能的情形是行星际空间内的较小尺寸的物体在经过地球附近时被暂时俘获而成为地球暂时的“小月亮”。如前所述,这种俘获概率不大,但确实存在。绝大多数情况下,这种俘获是暂时的,小天体最终会离开地月系统(譬如2020 CD3)。由于停留的时间较短且它们尺寸又较小,所以难以被发现。需要说明的是,若存在其他一些力学因素或人为地施加制动力,则这种俘获可能是永久的。

  就目前的观测现状而言,人类尚未在地月空间内发现可长时间停留的“小月亮”,但就现在人类的技术储备而言,或许可以人为地生成一颗这样的“小月亮”。NASA的小行星重定向任务(ARM)其原定计划是将2~4米的小行星样本取样至地月空间内然后制动成为一颗人造月球,让其运行在地月空间内的一条特殊的大幅值逆行轨道DRO之上[5]。虽然现在该任务已因美国政府的更迭而终止,不过人造小月球的技术已切实可期。

  参考文献

  [1] Kordylewski K., Photographische Untersuchungen des Librationspunklets L5 im System Erde-Mond, Acta Astronomica, 1961, 11, 165-169

  [2] Slíz-Balogh J., Barta A., Horváth G., Celestial mechanics and polarization optics of the Kordylewski dust cloud in the Earth-Moon Lagrange point L5 – Part II. Imaging polarimetric observation: new evidence for the existence of Kordylewski dust cloud, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2019, 482, 762-770

  [3] https://cneos.jpl.nasa.gov/news/news205.html

  [4] Jedicke R., Bolin B.T., Bottke W.F., et al, Earth’s minimoons: opportunities for science and tech-nology, Frontiers in Astronomy and Space Sciences, 2018, 5, 13

  [5] Brophy J.R., Culick F., Friedman L., et al., Asteroid retrieval feasibility study, Keck Institute for Space Studies Report, April 2012

  作者简介:侯锡云,理学博士,南京大学教授、博士生导师。主要研究方向为航天器轨道力学与太阳系小天体动力学。

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 大熊猫“辰星”“晓月”10日在马来西亚国家动物园大熊猫保护中心正式与马来西亚公众见面。两只憨态可掬的大熊猫吸引众多民众前来参观,现场气氛热烈。

  • 1月10日,市民在昆明植物园内观光休闲。

独家策划

推荐阅读
8日,中国载人航天工程办公室发布2025年度《中国空间站科学研究与应用进展报告》。
2026-01-09 02:45
日前,生态环境部与国家统计局联合印发《关于发布2023年电力二氧化碳排放因子的公告》,以便于不同主体核算电力消费的二氧化碳排放量。
2026-01-09 02:45
近日,中国农业科学院农产品加工研究所联合国内外科研团队,系统揭示了小麦基因型、灌溉条件、储存方式及制粉工艺影响面团流变特性及产品质量的微观和介观机制。
2026-01-09 02:45
各地要强化标准牵引,结合相关部门人工智能终端智能化分级标准制定和产品智能化等级认定等情况,合理确定补贴品类。
2026-01-09 09:05
从中国机械工业联合会获悉,“十四五”时期是我国环保装备制造行业技术创新爆发期,产业链自主可控率超90%,核心专利数量全球第一,技术装备水平跃升,国际竞争力显著提升,国际市场占有率达23.1%。
2026-01-09 02:55
CES历来是观察前沿技术走向的重要窗口。今年,一个新词被频频提及——“物理人工智能(物理AI,Physical AI)”。
2026-01-08 18:29
从7日在京召开的全国知识产权局局长会议上了解到,根据世界知识产权组织最新发布的《2025年全球创新指数报告》,我国“综合排名进前十、单项排名‘双第一’”。
2026-01-08 02:20
近日,中央农村工作会议在北京召开。会议强调,“加强农业关键核心技术攻关和科技成果高效转化应用,因地制宜发展农业新质生产力”,为做好“三农”工作提供了重要指引。
2026-01-08 02:20
时序轮转一甲子,肇始于一间实验室的中国科技考古,历经六十载深耕求索,终从一片学术荒原,昂首跻身世界学科前沿之列。六十年来,中国科技考古依靠工作者们的汗水、智慧与坚守,写成一段传奇。
2026-01-08 02:20
冰冷坚硬的金属骨架、精确运转的齿轮电机……这,是不是你脑中的“机器人”?其实,还有一种机器人:它们没有坚硬的躯壳,而是以柔软的身体探索世界,它们并不强壮,却不会轻易损坏——这,就是软体机器人。它们像章鱼、蚯蚓、水母等自然界生物一样灵动,能够弯曲、伸展、钻入狭缝,展现出前所未有的环境适应力。
2026-01-08 02:25
近日,工业和信息化部正式公布我国首批L3级有条件自动驾驶车型准入许可,两款分别适配城市拥堵、高速路段的车型将在北京、重庆指定区域开展上路试点。
2026-01-08 02:25
“激光不是自然光,它是人类创造的‘最准的尺’‘最利的刀’,更是能为人类需求精准调光的‘魔法师’。”1月6日,科学家精神百场讲坛在扬州大学开讲,中国科学院院士、天津大学教授姚建铨向现场听众分享了自己60年的科研历程与心得。
2026-01-07 02:30
以前医生判断大脑是否健康,需要进行磁共振检查,这个检查结果用的是西方人群的参考标准。
2026-01-07 02:30
从中国科学院大连化学物理研究所获悉,“面向空间应用的锂离子电池电化学光学原位研究”项目已在中国空间站内开展。神舟二十一号航天员乘组共同在轨操作该项目实验,其中,中国科学院大连化学物理研究所研究员张洪章作为载荷专家发挥了其专业优势。
2026-01-08 02:20
硫化氢气味如臭鸡蛋,在天然气开采、炼油、煤化工中大量产生。它不仅有毒,更是形成酸雨的“元凶”之一。据统计,我国每年待处理的硫化氢约80亿立方米,全球规模更是巨大。如何安全、彻底地处理它,一直是工业界面临的巨大挑战。
2026-01-07 02:30
从生态环境部获悉,日前,南京环境科学研究所秦卫华、李中林、王涛研究团队在《布拉格国家昆虫博物馆馆报》上发表研究成果——西藏吉隆发现猎蝽科猛猎蝽属新物种吉隆猛猎蝽,我国青藏高原生物多样性数据库再添新成员。
2026-01-07 02:30
“人类工程与大自然的完美融合!”不久前,贵州花江峡谷大桥刚刚建成通车便火遍全网,各地游客纷至沓来,只为感受新晋世界第一高桥的壮观雄伟。
2026-01-07 02:30
“一张网”的构建是我国测绘地理信息事业转型升级的生动实践。
2026-01-06 09:53
具身智能作为人工智能与机器人科学交叉的前沿领域,是新一轮产业变革的技术引擎。
2026-01-06 02:45
我国首次航天员洞穴训练日前在重庆市武隆区圆满结束,28名航天员参加了这次训练。
2026-01-06 02:45
加载更多