查看原文
其他

地球为什么只有一个卫星(月球)?

2017-03-10 土豆泥 三体社区

其实没有为什么,根据现有理论,这就是太阳系形成过程中的产物。

我们知道在太阳系内,存在两种行星

  • terrestrial planets(类地行星)

  • jovian planets(木星型行星,气态巨星)

对于jovian planets来说,比如木星、土星、海王星和天王星,它们的卫星非常多:

木星的卫星超过70颗,海王星有14颗之多。根据新视野号的信息,Pluto都有5颗卫星。

而对于terrestrial planets来说,如地球、火星、水星和金星,卫星少的可怜

▲图片来自

地球只有一个Moon,也叫Luna

火星有两个小Moon

▲图片来自

金星有一个quasi-moon,叫做2002 VE68,2010年Caltech公布了相关的轨道数据,因为跟金星是均值1:1的motion resonance,所以被定为金星的quasi-satellite。但是由于跟地球的轨道相近(~1.021AU),所以在发现后就被Minor Planet Center定为“Potentially Hazardous Asteroid”。
数据详见这篇报道:

其实,照这个理论,地球也有一个quasi-moon,叫做3753 Cruithne只不过它也是绕着太阳转,跟地球有1:1的轨道共振而已。

▲图片来自

水星非常的lonely,没有卫星,本身引力太小,又离太阳过近,太阳风过强,吹扫一切可能形成卫星的种子。

这跟太阳系内卫星可能形成的三大机制有关:

1.母星受到包括但不限于行星、巨型陨石的撞击后剥离出的大块碎片,在母星的引力作用下像滚雪球一样变大最后形成一定的轨道。这个例子最明显的就是地球和月亮

2.母星使用引力俘获的星体,最后形成一定轨道。这个例子最明显额就是火星的两个小卫星。因为火星的位置正好离类地行星和类木行星之间的小行星带较近:

▲图片来自

3.母星从原始吸积盘中“自助”。比如木星和它的卫星们,大量的planetesimals(星子)比如冰块、岩块、气尘和金属片的聚集物,撞击后融合。

▲图片来自

接下来,下面是一个有意思的有理有据的推论:
其实,地球早期确实像题主所说的那样,有companion moons,但不是3个,而是两个:

 

▲图片来自

证据来自Nature上2011年的一篇文章:

我们知道,月亮的两面不对称,一边是我们熟悉的“相对”比较光滑的古老的硬化熔岩(ancient hardened lava),另一面则是大量的山形高地mountainous highlands):

▲图片来自

NASA的一次GRAIL MissionGravity Recover and Interior Laboratory),具体就是用两架串联的飞行器环绕月亮,精确的绘制月亮的引力场,然后揭示月亮内部是否是层状的:

▲图片来自

大多数科学家所认同的45亿年前那场火星大小的行星撞击,导致了月亮的形成,但是根据上面那篇文章的作者Jutzi和Asphaug,那些碎片实际上是形成了两个卫星,另外一颗较小的卫星很有可能就躲在其中的某个拉格朗日点()上:

▲图片来自

虽然朗格朗日点有点类似引力捕蝇器,可以“锁住”物体一定的时间,但是无法持续很久。最后,小月月无可避免的撞上了大月月,但是因为撞击的速度并不大,所以并木有形成陨石坑:

▲图片来自

▲图片来自

相反地,小月月有点像油墨一样洒在大月月的远离地球的另一面上,形成同期的山形高地。一句话就是,月球背面的山形高地很可能就是小月月的残留遗迹:

▲图片来自

如果你对这些感兴趣的话,可以到上去查阅更多的资料。
如果大家持续纠结于多个卫星系统的话,我们用Universal Sandbox2来开一下脑洞:

这里地球大概有30个卫星,但是整个系统是及其混乱的:

到处有碰撞:

地球会遭受不断的撞击,来自卫星也会来自碎片


像大家看到的一样,地球不断的变黑,于是有了下面的数据:

地球表面的温度高达1686摄氏度,在稳定下来后,除去碎片,大概还有14颗卫星或快或慢的围绕地球:

加快进程后,发现,在地球和Moon4组成的小型系统中,地球由于受到不同类型的卫星的引力微扰,以一种非常奇怪的轨道运转,同时地球看上去毫无生机:

Moon4在不断的降温过程中,出现了水:

随后地球迎来了冰河时期

如果一开始,并没有那么多卫星,只有4颗,按照题主的意思,开始模拟:

你会发现由于其中某次碰撞产生的碎片开始环绕地球,形成类环。
其实,如果你想增加地球的卫星,大可以发射人造卫星,这里介绍一种脑洞方式:发射人造迪斯科闪光球型卫星:

▲图片来自

假设这个反光球靠近地球450km,就像宇宙空间站的轨道,假设它不会被潮汐力撕碎,并且让它开始旋转,于是有时候你会在地面上看到这样的场景:





▲图片来自

或者发射一张平面镜:







▲图片来自

参考资料:

;orb=1

知乎作者:土豆泥
链接:https://www.zhihu.com/question/41000097/answer/89419257



点击下方蓝字浏览社区往期精彩文章

☞  银河系最孤独的人

☞  惊!原来你和这么多女生有关系!

  如果太阳停止发光发热,人类将用何种方式生存最长的时间?

☞  杨振宁和李政道是如何获得诺贝尔奖的?

☞  人类现有科技能否彻底毁灭地球?


回复以下蓝色关键词至本公众号查看相关内容

我的三体丨(浏览我的三体视频全集)

三体丨(浏览三体全文) 

北京折叠丨(浏览北京折叠)

大咖聊三体丨(收听大咖的三体解读)

脑洞大开丨(打开多维空间世界)

多重宇宙丨(用视频了解宇宙奥秘)

冷僻测试丨(测测你对三体有多了解)

你的名字丨(随机获得《你的名字》壁纸)

表情包丨(获取最全三体表情)  

程心丨(浏览社区关于程心的所有文章)

章北海丨(浏览社区关于章北海的所有文章) 

罗辑丨(浏览社区关注罗辑的所有文章)    

三体社区公众号

这里有最新有趣、有料的科学、科幻资讯

更有名家大咖、独家观点的深度分析好文

还有不定期限量福利等你来拿

赶快长按下方二维码订阅关注我们吧


  瞅啥,点下“阅读原文”,发现更多秘密。

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存