我们对“月亮”很熟悉,但月亮比行星大,在各种卫星中是独一无二的。那么,在地球以外的行星上形成类似“月球”的卫星的概率是多少?关于“月球”的形成,火星大小的撞击器落在原始地球上时诞生月球的“巨撞击论”颇具影响力。因此,美国罗切斯特大学的研究人员运用模拟实验轰炸了不同质量的虚构地球,以观察月球是否会形成。
![]()
结果很明显,在质量超过地球六倍的岩石行星和地球大小的冰行星上,大卫星基本上无法形成。由于月球的形成对地球生命也很重要,这一事实可能会限制对类地行星的搜索。特殊卫星“月亮”地球的卫星月球通过影响地球自转轴的稳定性、海洋潮汐和气候,在生命周期中发挥着重要作用。几乎每颗行星本身都有一颗卫星,但月球的大小约为地球半径的四分之一,因此它的大小比大多数行星和卫星都要大。从这个意义上说,月球是独一无二的存在,并且被认为是创造地球环境的重要条件。因此,据推测,当科学家在太空中寻找像地球这样的生命行星时,拥有像月球这样的专门卫星是一个帮助寻找的潜在有用的特征。
![]()
然而,与恒星不同的是,要发现一种不会从太空自发发光的实体是极其困难的。最近报道了许多系外行星的发现,但尚未发现系外卫星(围绕太阳系外其他行星运行的行星)。因此,研究小组决定此次实验将验证类月卫星的形成条件。那么地球的月球是如何形成的呢?关于月球的形成有多种理论,但“巨撞击理论”被认为是最接近真相的理论,它可以解释月球的质量、角动量和岩石成分的一切。大约 45 亿年前,一个巨大的火星大小的撞击器与原始地球相撞,并在地球周围形成卫星。因此,该团队调查了其他行星是否可以以类似的方式形成类似月球的大型卫星。该研究对各种质量的假设行星(如地球的岩石行星和海王星等冰巨星)进行了撞击模拟,以观察它们是否会产生类似月球的大型卫星。
![]()
他们发现,质量大于地球六倍(6M)的岩石行星和质量等于或大于地球(1M)的冰巨行星不会形成大型卫星。罗彻斯特大学地球科学助理教授 中岛美吉(Miki Nakajima)解释说:“我们发现,如果行星太大,撞击产生的圆盘会完全蒸发。因为对巨行星的撞击通常比对小行星的撞击会产生更多的能量。”那么圆盘完全蒸发,为什么就不能形成月球?通常,撞击产生的圆盘会随着时间的推移而冷却,从而产生液态卫星,即月球的组成部分。小卫星是太小而不能称为卫星的物体。如果圆盘完全汽化,这种气体将起到阻力的作用,降低成长中的小卫星的轨道速度,因此物质会稳定地落到行星上。
![]()
如果圆盘只是部分蒸发,那么这种气体就不会产生强烈的阻力。由于这个原因,一个完全汽化的圆盘就不能形成一个大卫星。这一结果限制了可以由行星质量而形成的月球的大小。目前已经发现了数千颗系外行星,但其中大部分被称为类地行星(岩石行星),是比地球大许多倍的行星。外卫星仍然是未被发现的物体,但许多研究人员正在将重点放在比地球大六倍或更多的行星上。除了为缩小寻找具有类似地球环境的行星的候选范围提供提示外,这一发现还被认为提供了尚未观察到的系外行星的线索。在太阳系外搜索卫星时,如果您在小行星周围搜索而不是在大行星周围搜索,则更有可能找到更加合适的尺寸的卫星。
![]()
![]()