太空秘密：为什么没有气卫星？

月亮有多种形式。

在我们的太阳系我们有岩石卫星（例如土地的月亮）、海洋卫星（例如欧洲和土卫二）和结冰的冰卫星（例如海卫一）但是没有气卫星。是我们不幸没有拥有气卫星，还是有物理原因导致它们不存在？

事实上，有气卫星！尽管它们并不在我们的太阳系中。虽然超过5500 系外行星到目前为止，只发现了两种可能 com.exomoons 它们已经被观察到，但还没有一个得到 100% 的证实。这两个“系外卫星”的奇怪之处在于它们是气态巨行星，而且它们的轨道要大得多气态巨行星！但是，正如我们将看到的，它们是证明规则的例外。

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要了解为什么至少在我们的太阳系中没有气体卫星，最好首先了解气体巨行星是如何形成的。

气态巨行星的形成有两种情况。一种称为“自下而上”形成，另一种称为“自上而下”形成。

自下而上气体世界的形成

从下到上，或“基础积累“形成是我们太阳系中巨型气体行星的形成过程。如果我们能回到 45 亿年前，我们会看到一颗年轻的太阳被气体和尘埃盘包围。这是所有行星的原行星盘。形成。首先，它吸积成岩石体，它们随着尘埃、砾石和小行星的积累而生长。有些只是尺寸增大火星或者金星但其他的继续生长，形成了质量达到地球十倍的巨大岩石体。

一旦它们有了如此巨大的质量，它们的引力就足以开始将大片气体从原行星盘中扫出。它们到底窃取了多少气体以及生长了多少，取决于它们的重力和可用气体的量。

但最终，我们的太阳系只剩下了四颗气态巨行星—— 木星和土星还有更酷的“冰巨人”。天王星和海王星。美国宇航局朱诺木星任务通过检测木星中心一个巨大但分散的岩石核心的重力，帮助找到支持核心吸积模型的证据，该核心的质量约为地球的十倍。

一个巨大的气体和尘埃圆盘绕太阳运行，而行星开始形成岩石团

太阳系的行星是在自下而上的核心吸积过程中形成的原行星盘。（图片来源：NASA/FUSE/Lynette Cook）

自上而下形成气体世界

在自上而下的模型中，气体世界直接由大量气体塌缩成星云形成，就像恒星一样。然而，该过程可以产生最小质量。

当大量气体在自身重力的影响下收缩时，它会升温，因为气体被压缩成更小的体积，因此密度更大。但是当气体变暖时，它会膨胀，因此，为了继续收缩，气体质量必须散发出多余的热量。因此，我们经常看到坍缩的气体云在红外热能中发光。

然而，有一个限制因素，称为“分割不透明度限制”。

“辐射足够的热量以使气体能够冷却并继续塌陷取决于尘埃的不透明度、温度和密度，而对于质量约为 3 个木星的较小物体，这个过程的效率会低得多。” “它无法散发出足够的热量来继续塌缩，”欧洲航天局的萨姆·皮尔森在接受采访时表示。

体积越小，灰尘变得越集中和不透明，并且由于重力收缩而散发多余热量的过程变得越来越低效。因此，在自上而下的过程中，不能形成小于 3 个木星块的物体。

为什么太阳系没有气体卫星？

与它们的母行星一样，太阳系中的大多数卫星都是通过自下而上的过程形成的，即核心吸积到母行星周围的剩余物质盘中。由于行星已经积累了大部分可用的物质，因此没有足够的物质来形成质量足够大的卫星，从而没有足够的引力来容纳大量的气体。事实上，太阳系中只有一颗卫星有大气层，那就是土星最大的卫星泰坦。

同样，由于没有足够的气体，自上而下的过程不可能发生，如果发生的话，它将远远成为太阳系中最大的世界。

绿色的月亮和浅绿色的云

土星的卫星泰坦，是太阳系中唯一有大气层的卫星。（图片来源：NASA/JPL-Caltech/亚利桑那大学）

奇怪的月亮

因此，我们无法通过两种更传统的产生气态世界的过程来形成气态卫星。然而，太阳系中有许多异常现象以不同的方式形成。

就地球而言，月球可能是由地球在A之后释放的物质形成的巨大碰撞火星的大小原行星。这些碎片形成了一个环，通过核心吸积形成了月球。与气态巨行星的碰撞是否会喷出足够的气体来形成气态卫星？

很不幸的是，不行。 “岩石行星可能会产生这样的影响，但请记住当它是彗星时鞋匠 – Levi 9 被木星撞击 [in 1994]？加州理工学院的杰西·克里斯蒂安森在接受 Space.com 采访时表示：“它完全消失了。天然气巨头什么都吃。”

任何与气态巨行星相撞的物体都会嵌入气态巨星中并成为其一部分，而不是将碎片喷入太空。

另一个奇怪的地方是捕获的卫星。例如火星两个月亮火卫一和火卫二他们被捕了小行星。土星的外卫星菲比是捕获的彗星体，海王星的卫星海卫一是捕获的彗星体柯伊伯带目标。它们并不是围绕行星形成的，而是在太空中自行形成的，然后靠得太近而被行星的引力所吸引。

这就提出了一个问题：较小的气态行星能否被较大的气态行星捕获？毕竟，气态世界的质量可达木星质量的十二倍，因此原则上它们很容易与海王星质量的气态世界相撞。

外源气态卫星

看起来他们确实可以！ “巨大的系外行星周围可能存在海王星大小的卫星，”克里斯蒂安森说。

本文开头提到了候选系外卫星 – 开普勒 1625b-i 和开普勒 1708b-i -两者本身都是气态巨行星，但似乎都隶属于更大的气态巨行星。

“我将确认两人都是候选人，”克里斯蒂安森说。 “我们在数据中看到一些与月球一致的东西，但还有其他东西也可以解释它。”

假设它是一颗真正的卫星，开普勒 1625b-i 的质量是地球质量的 19 倍（约为木星质量的 6%），使其质量与海王星相似，并且还有一颗质量和直径是地球质量和直径 30 倍的伴气行星。是木星的一半。

Kepler-1708b-i 的质量可能比 Kepler-1625b-i 小，直径约为地球的五倍（约为 Kepler-1625b-i 直径的一半），并绕着一颗比木星大 4.6 倍的巨行星运行。

一颗蓝色的小月亮绕着一颗带有环的粉红色大行星运行

艺术家对围绕系外行星开普勒 1708b 运行的系外卫星的描绘。（图片来源：海伦娜·瓦伦苏埃拉·费德斯特罗姆）

“他们挑战了很多理论，”克里斯蒂安森说。 “很难弄清楚它们是如何形成的，所以它们一定是被抓住的。”

原则上，捕获物体的性质使其与太阳系中捕获的卫星相似。它们可能像行星一样，由盘中吸积的核心形成，然后在向恒星迁移时被捕获。

迁移似乎是年轻行星系统中的一个常见过程。这就是天文学家对“热木星”的解释，这些气态巨行星距离它们的恒星非常近，但很可能是在那么近的距离形成的。就系外卫星开普勒 1625b-i 和 1708b-i 而言，当它们迁移时，它们被位于它们前面的较大行星捕获。

然而，尽管如此，它们可能不是真正的卫星！相反，它们都可能是双行星而不是系外卫星的例子。双行星是指两个世界都围绕它们之间的空间中的一个共同质心运行，而不是一个世界围绕另一个世界运行。我们的太阳系中有一颗双行星，以行星的形式存在冥王星还有他最好的朋友莎朗。

所以，确实存在某种气卫星，但为了制造它们，大自然必须作弊！

Shao Shuang

“创作者。屡获殊荣的问题解决者。音乐布道者。无法治愈的内向。”

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