第二個(gè)“月球”

李忠東

2016年4月27日，世界第一臺(tái)全景式巡天望遠(yuǎn)鏡和快速反應(yīng)系統(tǒng)（Pan-STARRS）中的PS1望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了一顆特別的小行星。

這顆小行星編號(hào)為2016 HO3，它在環(huán)繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)時(shí)，似乎也在繞著地球轉(zhuǎn)圈。雖然它距離地球很遠(yuǎn)，并不能算作嚴(yán)格意義上的地球衛(wèi)星，但卻是有史以來(lái)最好、最穩(wěn)定的近地伴侶。由于環(huán)繞著太陽(yáng)的軌道，因此2016 HO3小行星對(duì)地球不離不棄，它，就是我們這個(gè)行星新的“小伙伴”。

新“伙伴”將陪伴地球數(shù)百年

小行星是太陽(yáng)系內(nèi)類似行星環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，但體積和質(zhì)量都比行星小得多的天體。其中，近地小行星的軌道就與地球軌道相交。目前，人類已知直徑超過(guò)4千米的近地小行星有數(shù)百顆。此外，可能還存在著成千上萬(wàn)顆直徑大于1千米的近地小行星。

美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室近地天體研究中心主管保羅·喬達(dá)斯介紹說(shuō)：“我們將2016 HO3小行星稱為地球的一顆準(zhǔn)衛(wèi)星。這不是天文學(xué)家第一次觀測(cè)到圍繞地球旋轉(zhuǎn)的小行星，十多年前，一顆名叫2003 YN107的小行星也曾經(jīng)沿著類似的軌道運(yùn)行了一段時(shí)間，但現(xiàn)在它已經(jīng)離我們遠(yuǎn)去?！?/p>

其實(shí)，在地球周圍的小行星數(shù)量可能還有很多。隨著行星測(cè)量技術(shù)靈敏度的提高和覆蓋范圍的擴(kuò)大，人們還會(huì)觀測(cè)到更多的近地小行星。

不過(guò)與那些暫時(shí)性的準(zhǔn)衛(wèi)星相比，2016 HO3小行星是迄今人類發(fā)現(xiàn)的最穩(wěn)定的自然準(zhǔn)衛(wèi)星，與地球的關(guān)系更加深遠(yuǎn)。計(jì)算結(jié)果表明，它成為地球一顆穩(wěn)定的準(zhǔn)衛(wèi)星幾乎已經(jīng)有半個(gè)世紀(jì)了。而且未來(lái)幾個(gè)世紀(jì)里，它還會(huì)陪伴在地球左右。

與地球相伴7年的2003 YN107

事實(shí)上，有大量的迷你衛(wèi)星和幾顆暫時(shí)性的準(zhǔn)衛(wèi)星陪伴在地球左右。在發(fā)現(xiàn)2016 H03之前，天文學(xué)家至少搜索到4顆準(zhǔn)衛(wèi)星：2003 YN107、2002 AA29、2004 GU9和2001 GO2。其中，2003 YN107和2004 GU9小行星相距地球較近，其他兩顆都遠(yuǎn)離地球軌道運(yùn)行。

2004 GU9小行星的直徑為200米，它已在地球附近運(yùn)行了500年之久，而且可能還將持續(xù)按原軌道運(yùn)行500年。而像2003 YN107這樣的小行星則被稱為“地球共軌行星”，它在天文學(xué)中是一種有著與其母體相同（或相似）軌道距離天體的集合 （如小行星、衛(wèi)星或行星），共軌天體處于1：1平均軌道共振。盡管地球擁有過(guò)許多“共軌行星”，但它們大多只是來(lái)去匆匆，對(duì)于地球而言，它們只是過(guò)客。

然而2003 YN107小行星卻不同。自從它1999年出現(xiàn)以來(lái)，就停留在地球附近，與地球共享運(yùn)行軌道。它圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)一周的時(shí)間差不多也是一年，有時(shí)它在地球的后面追趕著，有時(shí)又像在為地球領(lǐng)跑。總之，2003 YN107和地球都是在圍繞太陽(yáng)的運(yùn)行軌道上，而且它還不受地球重力的影響，更像是另一個(gè)“月球”。

2003 YN107小行星的直徑只有20米，人類僅憑肉眼還無(wú)法觀測(cè)到它。由于它體積太小，不足以對(duì)地球構(gòu)成威脅，因此并沒(méi)有引起科學(xué)家的廣泛重視。不過(guò)，喬達(dá)斯和其他幾位天文學(xué)家卻對(duì)這顆小行星有著濃厚的興趣。他們通過(guò)觀測(cè)它的運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)它的運(yùn)行軌跡并不對(duì)稱，地球的重力施加給它的反作用力使其向遠(yuǎn)離地球的方向運(yùn)行。于是，在2010年，2003 YN107開(kāi)始漸漸遠(yuǎn)離地球。但是科學(xué)家預(yù)計(jì)，再過(guò)60年，它又會(huì)再一次靠近地球，繼續(xù)與地球保持“親密接觸”。

和地球跳“搖擺舞”的2016 HO3

最近人們發(fā)現(xiàn)的2016 HO3小行星，同樣也是每年繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一圈。有趣的是，其中有半年時(shí)間，它會(huì)近道“超車”跑到地球的前面，比地球更靠近太陽(yáng)，還有半年則比地球更遠(yuǎn)離太陽(yáng)一些。

2016 HO3小行星的運(yùn)行軌道稍微有些傾斜，這導(dǎo)致它每年都會(huì)突然上升然后下降，從而穿過(guò)地球的軌道平面。過(guò)去幾十年里，2016 HO3小行星的軌道經(jīng)歷了一個(gè)緩慢的反復(fù)飄移的過(guò)程。它每年圍繞地球旋轉(zhuǎn)的圓圈都會(huì)向前或向后飄移一段距離，好像在跟地球跳“搖擺舞”。

每當(dāng)飄移太遠(yuǎn)時(shí)，地球的引力就剛好強(qiáng)大到足以逆轉(zhuǎn)這種飄移，使得這顆小行星永遠(yuǎn)不會(huì)遠(yuǎn)離地球超過(guò)月地距離的100倍，當(dāng)然，同樣的效應(yīng)也會(huì)使得2016 HO3小行星不會(huì)靠近地球不足38倍的月地距離。因此，這是一顆與地球共舞的小行星，我們永遠(yuǎn)不用擔(dān)心它會(huì)與地球相撞。

2016 HO3小行星與地球的最近距離為1450萬(wàn)千米，最遠(yuǎn)距離為3860萬(wàn)千米，而月球與我們的距離則為38.44萬(wàn)千米。由此可見(jiàn)，它與地球的關(guān)系，遠(yuǎn)沒(méi)有地月關(guān)系那般親密，它和地球保持著讓彼此都舒適的距離。而且，2016 HO3的個(gè)頭也很小。雖然科學(xué)家還沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行過(guò)準(zhǔn)確測(cè)定，但預(yù)計(jì)它的直徑在40～100米。更加遺憾的是，人類也還沒(méi)有確定這顆小行星的組成成分，而且它似乎在有意回避科學(xué)家追蹤的目光。目前它的亮度只有“23等”左右，而且還將繼續(xù)變暗。天文學(xué)家利用等級(jí)的方式來(lái)區(qū)分亮度，其中“0等”為最亮，“6等”為暗，那么“23等”恐怕就是漆黑一片了。這樣亮度的天體，別說(shuō)是用肉眼，我們就是用普通的天文望遠(yuǎn)鏡也別想在天空中尋找到它的身影。

對(duì)于一塊如此之小如此之遠(yuǎn)又如此之暗的太空石頭，人類直到現(xiàn)在才發(fā)現(xiàn)它也就不足為奇了吧。

不離不棄的月球

所以，說(shuō)到地球的真愛(ài)，恐怕非月球莫屬。這顆固態(tài)衛(wèi)星距離地球最近，與地球如影相隨，相伴相知已有46億年。

月球既是被人類研究得最為徹底的天體之一，也是人類至今第二個(gè)親身到過(guò)的天體。自人類誕生以來(lái)，就習(xí)慣了與月球形影不離。地球與月球遙遙相望，長(zhǎng)相廝守，在太陽(yáng)系中維持著一份浪漫的默契。

作為朋友，月球自然不會(huì)吝嗇對(duì)地球的幫助。它不僅能為地球提供潮汐現(xiàn)象，而且還具有穩(wěn)定地球姿態(tài)的功能，同時(shí)保證地球的磁極和黃赤交角穩(wěn)定。黃赤交角是地球公轉(zhuǎn)軌道面（黃道面）與赤道面（天赤道面）的交角，它的存在具有重要的天文和地理意義。黃赤交角的穩(wěn)定，是地球出現(xiàn)穩(wěn)定的晝夜交替和四季交替的前提。它的大小決定了太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)的范圍，即南北回歸線的緯度，也決定了地球上五帶的分布范圍。

月球還相當(dāng)于地球的盾牌，為我們擋住了太多的隕石，使大塊隕石撞擊地球的幾率下降。同時(shí)它還解體了一些撞向地球的隕石，使它們對(duì)地球的危害降低。月球上那些密密麻麻的坑洞，就是最好的印證。此外，月球還可以使地球始終保持在同一個(gè)軌道上公轉(zhuǎn)，與太陽(yáng)保持一個(gè)合適的距離，這樣地球接收到的熱量才恰到好處。

作為一顆標(biāo)準(zhǔn)的自然衛(wèi)星，月球?qū)τ诘厍虻膸椭@而易見(jiàn)。但是那些小小的地球伙伴，也讓我們這顆行星的世界更加精彩。有了它們的陪伴，地球不再那么孤單。盡管它們?cè)谖磥?lái)的某一天或許都會(huì)離地球遠(yuǎn)去，但就像愛(ài)情一樣，曾經(jīng)擁有就已經(jīng)足夠了。

全景式巡天望遠(yuǎn)鏡和快速反應(yīng)系統(tǒng)（Pan-STARRS）位于美國(guó)夏威夷哈雷阿克拉休眠火山的頂部，由NASA行星防御協(xié)調(diào)辦公室出資建設(shè)，夏威夷大學(xué)天文研究所負(fù)責(zé)管理其全天候運(yùn)行。系統(tǒng)內(nèi)的PS1望遠(yuǎn)鏡擁有世界上最大的數(shù)碼攝像機(jī)，其主要任務(wù)是巡視天空，測(cè)繪地球附近直徑300～1000米的小行星。

PS1望遠(yuǎn)鏡每隔30秒就會(huì)對(duì)36個(gè)月球大小的天空范圍拍攝一張1400兆像素的照片，每天夜里收集的數(shù)據(jù)足以裝滿1000張DVD，而每張照片都可以打印成一張足以覆蓋半個(gè)籃球場(chǎng)的300dpi圖片（dpi是單位，一般指每英寸所含的像素，相當(dāng)于密度，也就是掃描精度）。

雖然目前還未發(fā)現(xiàn)“企圖”撞擊地球的小行星，但天文學(xué)家通過(guò)PS1望遠(yuǎn)鏡在一個(gè)月里發(fā)現(xiàn)的天文爆炸現(xiàn)象（如超新星爆發(fā)），比整個(gè)天文界在過(guò)去一年中發(fā)現(xiàn)的還要多。