作者：陈媛媛，中国科学院紫金山天文台近地天体探测和太阳系天体研究团组助理研究员，研究方向：行星轨道动力学，行星系统形成与演化。
“小迷妹”的身世
这个“小迷妹”其实是地球的一颗临时卫星，她的真实身份是一颗编号为CD3的小行星，今年的2月15日才被人们发现。这颗“小月亮”据推测是最近两年才被地球俘获的，半径1.9~3.5米左右，大约相当于一辆小轿车的大小。
她本来是一个与地球同轨道的绕太阳运行的小行星，由于与地球的相对速度较小而被地球偶然俘获。俘获后由于同时受地球、太阳和月球的引力作用，其轨道极其混沌（动力学专业名词，可直观理解为若把其位置或速度或受力做一点点改动，其运动轨迹便截然不同）。在经历若干次与月球的密近接触后，CD3将在这个月离开地球，继续做一个绕太阳运行的小行星。而大约在年3月，她将再次靠近地球，而那次很可能仅仅是擦肩而过，不会像这次一样“波澜壮阔”了。
据数值模拟结果，地球的附近每时每刻都有临时卫星光临，只不过大多数都很小，而且绕行时间很短，所以很难被观测到。CD3来了两年后即将离开时才被发现，这也间接说明了很多进进出出的小卫星还没来得及被我们发现就溜走了。
如果把太阳系看作一个大家族，处于中心地位的太阳就像一家之主的“父亲”，八大行星则是地位显赫的“儿子”，而大行星的卫星就像是活泼机灵的“孙辈”，它们性情殊异，却各有各的可爱。今天咱们继续聊一聊这群卫星“小可爱们”！
用实力说话
先说说最为直观的“个头和体重”（即体积和质量）。体积最大的两个卫星是木卫三Ganymede和土卫六Titan，比它们的“八叔”——水星的体积还要大；而迄今为止观测到的体积最小的卫星是土星环内的小卫星（moonlets）S/S1，平均半径米，大概只相当于一座小山丘的规模。其实卫星的体积并没有下限，比如土星环内就有数以百万计的小卫星和更多更小的微型冰颗粒。
但个头大并不代表影响力强，天体的“影响力”主要还是看质量。Ganymede虽然体积比水星大8%，但质量还不到它的一半，这是因为Ganymede内有近一半是水冰，而水星由于离太阳很近，上面绝大部分的物质均是难挥发的金属和岩石。
类地行星与较大卫星按体积从大到小的排列图
来源：wikipedia
身材和颜值
天体只有足够大时，其形状才会在引力作用下变成球体从而达到流体静力学平衡，目前已知最小的球形卫星是土卫一Mimas。而卫星中满足上述条件形状近似为球体的只有20个左右，其余的大多是不规则形状。卫星表面除了土卫六Titan有浓密的大气层，其余的都基本上没有大气，这使得其表面特征能被很容易地观测到。卫星表面比较常见的特征包括陨石坑、沟渠、山脊、火山口等，而这些就像犯罪现场的各种痕迹，为科学家推测其形成演化历史提供了重要线索。
“小可爱们”如何追星？
◎巨行星的卫星
八大行星中外面的四个巨行星都有各自颇具规模的卫星系统，系统内卫星根据其轨道特征可分为规则卫星和不规则卫星。规则卫星的轨道与其主行星的赤道面近似重合，并且是近圆形的。由于巨行星的赤道面与黄道面均有夹角，而这些规则卫星的轨道又跟它们主星的赤道面高度一致，同时总质量又远小于主行星质量，于是科学家由此推测，这些规则卫星是在行星形成初期的吸积盘（又称原卫星盘）中生长起来的。
它们除了自己的公转与中心行星联系密切，其大多数的自转也因为与中心行星之间强烈的潮汐作用而进入了最后的平衡态，即与自身的公转同步。进入这种潮汐锁定的卫星永远同一面对着中心行星，我们的月球也是其中的一员。规则卫星最多的是土星，目前已命名的百米量级以上的规则卫星有23个。
与规则卫星相对的是不规则卫星，其绕转轨道离主行星较远，与主行星赤道面的夹角较大甚至逆行，且大多数是大偏心轨道。不规则卫星虽然轨道不“规则”，但却可以在自己的轨道上相对稳定至少几百万年。科学家普遍认为不规则卫星形成于巨行星形成后的迁移和碰撞阶段，由行星俘获其轨道附近围太阳绕转的小行星而来。根据其轨道半长径、偏心率或轨道倾角所处的不同范围，不规则卫星又被分为不同的族群。同一族群的不规则卫星一般被认为有相同的母体，或经历了相同的碰撞。
木星（蓝点）的不规则卫星木卫六Himalia（紫色）与规则卫星木卫四Callisto（青色）的轨道对比动画演示
来源：wikipedia
◎类地行星的卫星
实际上，太阳系中的八大行星并不是每个都有自己的卫星，最靠近太阳的水星和金星便没有卫星。地球和火星分别有一个和两个卫星，但相对于外面四个巨行星各自几十个的庞大卫星家族来说，也是比较另类的。单薄的卫星系统，再配上较高的密度和相对稀薄的大气层，便构成里面四个行星——类地行星的基本特征。由此，科学家推测类地行星是由火星大小的行星胚胎经过长时间的聚合性碰撞形成的。
前途不可限量
针对太阳系卫星的研究一直是行星科学以及行星动力学领域的重要部分。其最新研究包括：发现更多巨行星的不规则卫星和小卫星；从最新观测数据中分析某个卫星的各种物理特征；从物理或轨道特征推测某卫星的形成和演化历史；以及结合行星形成和演化理论方面的最新进展，用卫星系统的形成和稳定性去限制理论中的时间节点或初始状态等等。
卫星们作为太阳系大家族中的“孙辈”，虽然辈分最低，但由于其数量众多，特征迥异，从而为研究太阳系的形成演化提供了不可或缺的重要线索，也为地外生命的搜寻提供了更广阔的可能性。随着更多高精度观测的展开，以及更多空间探测器的光顾，这些“孙辈”们将被更广泛深入地研究，从而发挥更大的作用。
图文来源：中国科学院紫金山天文台
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