木星的吸引力從何而來(lái)

柯文

眼下熱映的國(guó)產(chǎn)科幻大片《流浪地球》中，地球在逃亡中受到木星引力拉扯，面臨被撕毀的厄運(yùn)……航天時(shí)代以來(lái)，人類(lèi)雖已獲得了木星及圍繞它的衛(wèi)星和環(huán)系的部分?jǐn)?shù)據(jù)，但依然存在諸多未解之謎。如2018年美國(guó)科學(xué)家宣稱(chēng)發(fā)現(xiàn)了12顆木星衛(wèi)星，使木星的衛(wèi)星總數(shù)達(dá)到79顆，令太陽(yáng)系其他行星黯然失色。木星對(duì)衛(wèi)星的巨大吸引力到底從何而來(lái)？

個(gè)頭大：太陽(yáng)系行星中的老大哥

回答這個(gè)問(wèn)題前，得先搞清楚木星從何而來(lái)。

行星發(fā)源于物質(zhì)盤(pán)。物質(zhì)盤(pán)中的小塵埃顆粒聚集在一起形成了團(tuán)塊，被稱(chēng)為“星子”，星子互相碰撞構(gòu)成更大的團(tuán)塊。團(tuán)塊越大引力越強(qiáng)，加上周?chē)谐渥銡怏w，就能更快地“ 長(zhǎng)大”。此時(shí)，其他小星子再想變大，也只能“干瞪眼”，因?yàn)橹車(chē)呀?jīng)沒(méi)有多余的氣體可以吸附過(guò)來(lái)了。若以“個(gè)頭”和質(zhì)量論英雄，木星是太陽(yáng)系行星中當(dāng)之無(wú)愧的“老大哥”。

魅力足：俘獲衛(wèi)星的高手

在質(zhì)量上拔得頭籌，是木星為后宮79 位“佳麗”打江山的基礎(chǔ)。

行星的衛(wèi)星有可能是行星受撞擊后飛離自身的碎片，也可能是來(lái)自外太空的星體在運(yùn)行到行星附近時(shí)被行星的引力俘獲后變成衛(wèi)星。木星的衛(wèi)星也不例外。行星質(zhì)量越大，其形成時(shí)環(huán)繞于其周?chē)男行侵鼙P(pán)質(zhì)量也越大、面密度越高，自然有機(jī)會(huì)形成較大的衛(wèi)星。質(zhì)量較大的行星具有更大吸引力，越容易將其他天體吸引至附近，同時(shí)大質(zhì)量行星周?chē)乃槠驓怏w盤(pán)密度也較高，可以提供更有效的“減速剎車(chē)”作用，因而更容易俘獲衛(wèi)星。

如果想把外圍的衛(wèi)星束縛在行星周?chē)脑挘牡粢恍┙莿?dòng)量或軌道能量，這個(gè)過(guò)程需要一定的摩擦作用。這個(gè)相互作用，就是我們說(shuō)的減速機(jī)制。質(zhì)量越大的行星周盤(pán)，減速作用越強(qiáng)。

綜合來(lái)看，由于木星質(zhì)量大，它的行星周盤(pán)密度大、質(zhì)量高，有利于規(guī)則衛(wèi)星的形成；同樣因?yàn)橘|(zhì)量大，木星更易通過(guò)減速機(jī)制俘獲不規(guī)則衛(wèi)星。

運(yùn)氣好：遠(yuǎn)離太陽(yáng)的“采食區(qū)”

木星龐大的身軀注定了它有較強(qiáng)的吸引力，但木星俘獲能力再?gòu)?qiáng)，也敵不過(guò)太陽(yáng)。

但木星和太陽(yáng)較遠(yuǎn)，所以周?chē)奈镔|(zhì)沒(méi)有輕易被太陽(yáng)“拐”走。值得一提的是，如果沒(méi)有木星，被稱(chēng)為“奇跡之星”的地球不可能存續(xù)至今，因?yàn)殡E石撞向地球的可能性將增加1000倍以上。

與木星相對(duì)應(yīng)的，是離太陽(yáng)很近的水星和金星等類(lèi)地行星。“類(lèi)地行星形成的最后一個(gè)階段是由若干個(gè)‘行星胚胎在內(nèi)太陽(yáng)系相互碰撞并合而形成的。這是一個(gè)相對(duì)‘暴虐的過(guò)程，在此過(guò)程中行星處于非常不穩(wěn)定的環(huán)境，難以保全其衛(wèi)星。所以類(lèi)地行星很少有衛(wèi)星。”周禮勇說(shuō)。

但孔大力有不同的看法。“太陽(yáng)系形成后，太陽(yáng)系內(nèi)的物質(zhì)基本不會(huì)再被太陽(yáng)吸走。哪怕是引力很強(qiáng)的黑洞，周?chē)欢牙@著它轉(zhuǎn)的物質(zhì)，也不會(huì)掉進(jìn)黑洞里面去。除非這些旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)被某種機(jī)制減速，才有可能掉下去。而且，有些行星系統(tǒng)中，像木星這樣的行星距離恒星也很近。所以，木星的衛(wèi)星多，與它跟太陽(yáng)的距離沒(méi)有很大關(guān)系。”

“宇宙中很多現(xiàn)象沒(méi)有為什么，自然界的發(fā)展離不開(kāi)運(yùn)氣。木星天生質(zhì)量大，決定了它的衛(wèi)星多，不足為奇。”孔大力表示，天文學(xué)家之所以關(guān)注在木星周?chē)l(fā)現(xiàn)了新衛(wèi)星，是因?yàn)樵谠瓉?lái)的觀測(cè)條件下，很小很暗的衛(wèi)星非常難被發(fā)現(xiàn)。“如果發(fā)現(xiàn)新的小衛(wèi)星，說(shuō)明觀測(cè)水平有所提升。”

在孔大力看來(lái)，木星的衛(wèi)星多一顆或少一顆都沒(méi)有違背常理。質(zhì)量大，引力大，身邊的物質(zhì)自然就多。如果水星這樣小的行星周?chē)袔资w衛(wèi)星，那才奇怪呢。