木星的吸引力從何而來

柯文

眼下熱映的國產(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……航天時代以來，人類雖已獲得了木星及圍繞它的衛(wèi)星和環(huán)系的部分數(shù)據(jù)，但依然存在諸多未解之謎。如2018年美國科學家宣稱發(fā)現(xiàn)了12顆木星衛(wèi)星，使木星的衛(wèi)星總數(shù)達到79顆，令太陽系其他行星黯然失色。木星對衛(wèi)星的巨大吸引力到底從何而來？

個頭大：太陽系行星中的老大哥

回答這個問題前，得先搞清楚木星從何而來。

行星發(fā)源于物質(zhì)盤。物質(zhì)盤中的小塵埃顆粒聚集在一起形成了團塊，被稱為“星子”，星子互相碰撞構成更大的團塊。團塊越大引力越強，加上周圍有充足氣體，就能更快地“ 長大”。此時，其他小星子再想變大，也只能“干瞪眼”，因為周圍已經(jīng)沒有多余的氣體可以吸附過來了。若以“個頭”和質(zhì)量論英雄，木星是太陽系行星中當之無愧的“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。

行星的衛(wèi)星有可能是行星受撞擊后飛離自身的碎片，也可能是來自外太空的星體在運行到行星附近時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，其形成時環(huán)繞于其周圍的行星周盤質(zhì)量也越大、面密度越高，自然有機會形成較大的衛(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，同時大質(zhì)量行星周圍的碎片或氣體盤密度也較高，可以提供更有效的“減速剎車”作用，因而更容易俘獲衛(wèi)星。

如果想把外圍的衛(wèi)星束縛在行星周圍的話，要消耗掉一些角動量或軌道能量，這個過程需要一定的摩擦作用。這個相互作用，就是我們說的減速機制。質(zhì)量越大的行星周盤，減速作用越強。

綜合來看，由于木星質(zhì)量大，它的行星周盤密度大、質(zhì)量高，有利于規(guī)則衛(wèi)星的形成；同樣因為質(zhì)量大，木星更易通過減速機制俘獲不規(guī)則衛(wèi)星。

運氣好：遠離太陽的“采食區(qū)”

木星龐大的身軀注定了它有較強的吸引力，但木星俘獲能力再強，也敵不過太陽。

但木星和太陽較遠，所以周圍的物質(zhì)沒有輕易被太陽“拐”走。值得一提的是，如果沒有木星，被稱為“奇跡之星”的地球不可能存續(xù)至今，因為隕石撞向地球的可能性將增加1000倍以上。

與木星相對應的，是離太陽很近的水星和金星等類地行星。“類地行星形成的最后一個階段是由若干個‘行星胚胎在內(nèi)太陽系相互碰撞并合而形成的。這是一個相對‘暴虐的過程，在此過程中行星處于非常不穩(wěn)定的環(huán)境，難以保全其衛(wèi)星。所以類地行星很少有衛(wèi)星?！敝芏Y勇說。

但孔大力有不同的看法。“太陽系形成后，太陽系內(nèi)的物質(zhì)基本不會再被太陽吸走。哪怕是引力很強的黑洞，周圍一堆繞著它轉的物質(zhì)，也不會掉進黑洞里面去。除非這些旋轉的物質(zhì)被某種機制減速，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，與它跟太陽的距離沒有很大關系?！?/p>

“宇宙中很多現(xiàn)象沒有為什么，自然界的發(fā)展離不開運氣。木星天生質(zhì)量大，決定了它的衛(wèi)星多，不足為奇?！笨状罅Ρ硎?，天文學家之所以關注在木星周圍發(fā)現(xiàn)了新衛(wèi)星，是因為在原來的觀測條件下，很小很暗的衛(wèi)星非常難被發(fā)現(xiàn)?！叭绻l(fā)現(xiàn)新的小衛(wèi)星，說明觀測水平有所提升?！?/p>

在孔大力看來，木星的衛(wèi)星多一顆或少一顆都沒有違背常理。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圍有幾十顆衛(wèi)星，那才奇怪呢。