中國科技網8月21日報道 木星是由羅馬人命名的,他們選擇眾神之王的名字來命名它。它除了是我們太陽系中最大的行星之外——它的質量是所有其他行星總和的2.5倍,它還是太陽系行星中擁有最多衛星的星球。到目前為止,已經確認了67顆天然衛星在圍繞著這個巨大的氣體巨人運轉,可能還會有一些衛星陸續被發現。
木星的衛星數量眾多,種類多樣,可以將它們分成幾類。第一,個頭最大的衛星群被稱為伽利略衛星或主群。以及個頭較小的內群,它們由木星的規則衛星組成。除了它們之外,還有許多不規則衛星在圍繞著木星運轉,以及它的環狀碎片。下面,讓我們深入地了解這些衛星。
規則衛星:
木星的規則衛星如此命名是因為它們有著順行軌道——它們在同一個方向上圍繞它們的行星運轉。這些軌道接近圓形並且低傾角,這意味著它們的軌道接近木星的赤道。其中,伽利略木星(又名主群)是最為人們熟知,也是體型最龐大的衛星。
主群:
這些都是木星最大的衛星,也分別是太陽系中第四,第六,第一和第三大衛星。它們占據了木星軌道上99.999%的總質量,軌道距離衛星400,000到2000,000公里之間。它們也是太陽系中除了太陽和八大行星之外最大的天體,半徑比任何一顆矮行星都要大。
它們包括,艾奧(木衛一)、歐羅巴(木衛二)、加尼未(木衛三)、卡利斯托(木衛四),都是由伽利略發現的,並命名為伽利略衛星來紀念他。以希臘神話宙斯的情人的名字命名的衛星,在1610年伽利略發現它們之後不久,由西門 馬里烏斯對它們命名。其中,最靠近木星的衛星是艾奧(木衛一),它是以宙斯情人女祭司赫拉的名字命名的。
它的直徑3642公里,是太陽系中第四大衛星。在這個天體上有400多座活火山,也是太陽系中地質活動最活躍的星球。它的表面遍布了超過100座山脈,其中一些比地球上的珠穆朗瑪峰還要高。
不同於外太陽系的大多數衛星(表面被冰覆蓋),艾奧(木衛一)主要由被熔鐵或硫化鐵芯包圍的矽酸鹽岩石組成。木衛一的大氣層主要由二氧化硫組成,而且非常稀薄。
從最裡層向外數的第二個伽利略衛星是歐羅巴(木衛二),它得名於神話中被宙斯愛慕的腓尼基公主,後來成為克里特島女王。它的直徑3121.6公里,是伽利略衛星中體積最小的,比月亮略小。
歐羅巴(木衛二)的地表由一層100公里厚的水構成。最上面的部分是固體冰而底部是液態水,有引潮力帶來的熱量保持液態。如果假設成立,那麼有可能有外星生命可能存在於這個地下海洋中,也許在一系列的深海熱液噴口附近。
歐羅巴(木衛二)地表是太陽系所有星球中最光滑的一個,支持地表下存在液態水的想法。它的表面缺少隕石坑,這表明地表是一個年輕而活躍的地質構造。木衛二主要由矽酸鹽岩石組成,可能還有鐵芯,存在一個主要由氧氣組成的稀薄的大氣層。
接下來是加尼未(木衛三)。它是太陽系中最大的衛星,直徑有5262.4公里。它的直徑比水星大,質量卻只是水星的一半,而且它是一個冰冷的世界。它也是太陽系中已知的唯一擁有磁圈的衛星,這可能是其內部液態鐵對流造成的。
加尼未(木衛三)主要由矽酸鹽岩石和冰體構成,科學家們推測有一個鹹水海洋存在於木衛三200公里的地下。加尼未(木衛三)上有大量的隕石坑,其中大部分都被冰覆蓋,並擁有一個稀薄的含氧大氣層,主要包括原子氧、氧氣、和臭氧,以及一些氫原子。
卡利斯托(木衛四)是第四個也是最遠的伽利略衛星。直徑4820.6公里,它也是第二大的伽利略衛星和太陽系中第三大衛星。木衛四是以呂卡翁(阿耳卡狄亞國王)女兒,阿特米斯女神的狩獵同伴的名字命名的。
由大致等量的岩石和冰組成,卡利斯托(木衛四)也是伽利略衛星中密度最小的星球。調查顯示,木衛四上也有液態水構成的地下海洋,位於地表下100公里的深處。
卡利斯托(木衛四)是太陽系中隕石坑最多的星球,其中最大的一個是3000公里寬的盆地,被稱為沃爾哈拉。它有一個非常稀薄的大氣層,主要由二氧化碳構成,成分可能還包括氧氣。卡利斯托(木衛四)一直被認為是人類探索木星系統設置基地最合適的地方,因為在木衛四上建立基地的好處在於它的較低輻射(木衛四離木星較遠)。
內群:
內群(或木衛五組)是四顆直徑不到200公里、軌道半徑小於200,000公里而且軌道傾斜度小於0.5度的小衛星,這個群包括木衛十六、木衛十五、木衛五、木衛十四。
木衛十六是最接近木星的衛星,距離12.8萬公里。它的直徑大約40公里,潮汐鎖定而且形狀高度不對稱。旅行者1號太空探測器在1979年發現它。在1983年以宙斯第一個妻子的名字命名它。
距離木星第二近的衛星是阿德拉斯蒂爾星(木衛十五),這是一個直徑20公里與木星距離12.9萬公里。也被稱為木衛十五,阿德拉斯蒂爾星距離木星第二遠,而且是木星的四個內衛星中個頭最小的一個。它是在1979年,旅行者2號探測器在飛躍木星時拍攝到的。
阿瑪爾忒亞,也被稱為木衛五,是距離木星第三遠的衛星。它是在1892年9月,由愛德華 艾默生 巴納德發現的,並以希臘神話中女神的名字命名。它是由多孔水冰與未知數量的其他材料組成的。其表面特徵是大型隕石坑和山脊。
忒拜(又名木星十四)是木星的第四個和最後一個內衛星。它的形狀不規則,顏色偏紅,與木衛五一樣由多孔水冰和未知數量的其他材料組成。其表面特徵還包括大型火山口和高山,其中有些與衛星本身的大小差不多。
不規則衛星:
不規則衛星是相比於規則衛星來說,個頭相當小而且有著更遙遠的距離和偏心的軌道。這些衛星根據軌道和組成特徵被分為不同的家族。這些不規則衛星被認為,至少有一部分是木星引力場捕捉到的小行星碰撞形成的。
那些分到不同家族的衛星群都按照它們中間體積最大的衛星來命名。例如,希瑪利亞群(木衛六)以希瑪利亞(木衛六)來命名,這個衛星平均直徑85公里,是圍繞木星運轉的第五大衛星,據認為,希瑪利亞(木衛六)曾經是被木星重力場捕獲的小行星,然後經歷了碰撞,形成了木衛十三,木衛十和木衛七。這些衛星都有順行的軌道,意味著它們的運轉軌道與木星自轉軌道在同一方向上。
加爾尼群平均半徑23公里,加爾尼群是木星衛星家族成員中最大的一個,有相似的軌道和外觀(均勻的紅色),因此被認為有著共同的起源。這個家族中的衛星都是逆行軌道,意味著它們與木星的旋轉方向相反。
阿南克群也是以其中最大的衛星來命名的。它的平均半徑14公里,據認為,阿南克群也是一個被木星引力場捕捉的小行星,然後遭受碰撞,形成了大量碎片。這些碎片成為阿南克群中其他15個衛星,這些衛星都是逆行軌道,而且外觀是灰色的。
帕西法厄群是一個非常多樣化的群,顏色從紅色到灰色,代表了多次碰撞結果的可能性很大。用帕西法厄這個名字來命名,平均半徑30公里,這些衛星是逆行軌道,也被認為是木星捕獲的小行星,由於多次碰撞的碎片形成的。
還有幾個不規則衛星不屬於任何特殊家族。包括木衛十八和木衛四十六,最內層和最外層的規則衛星,他們都是順行軌道。S/2003 J 12 和S/2011 J 1是最內層逆行軌道衛星,而S/2003 J 2是木星的最外層衛星。
發現和命名的問題:
在伽利略首次記錄發現了主群之後,將近三個世紀的時間沒有發現其他衛星,直到巴納德在1892年觀測到了阿瑪爾忒婭(木衛五)。實際上,直到21世紀,由於可伸縮望遠鏡和其他技術改進,大多數類木行星的衛星開始被發現。
1904年發現希瑪利亞(木衛六),1905年發現木衛七,1908年發現木衛八,1914年發現木衛九,1938年發現木衛十和木衛十一,1951年發現木衛十二,1974年發現木衛十三。「旅行者」航天探測器在1979年達到木星的時候,已經發現了13個衛星,「旅行者」航天探測器發現了另外三個,木衛十六,木衛十五和木衛十四。
從1999年10月到2003年2月,研究人員利用敏感的地面探測器發現了後來命名的另外34個衛星,他們中的大多數是Scott S. Sheppard 和 David C. Jewitt領導的研究團隊發現的。自2003年以來,又發現了16個衛星,但還沒有命名,加上之前已知的,木星的衛星總數達到了67顆。
雖然伽利略衛星在1610年被發現不久就得到了命名,但是艾奧(木衛一),歐羅巴(木衛二),加尼未(木衛三)和卡利斯托(木衛四)的名字直到21世紀才被廣泛接受。阿瑪爾忒婭(木衛五)直到1892年一次非正式會議上才如此命名,法國天文學家卡米伊·弗拉馬利翁是首位建議將木衛五命名為阿瑪爾忒婭的人。
直到20世紀70年代,其他的衛星,在大多數的天文學文獻中,依然僅僅通過羅馬數字進行簡單的標記。1975年國際天文學聯合會對太陽系衛星用V–XIII進行命名,由此為未來發現的衛星建立了一個正式的命名程序。
以宙斯的情人或喜歡的神來命名新發現的木星衛星;而且2004年開始,命名規則擴大到以上人物的後代。由於不斷的天文發現,用不了多長時間,發現新的木星衛星已經不足為奇了。命名方式就是第68顆然後接著向下數。