简介：月球有卫星的条件。
天文学家们曾探究过其他卫星的“亚卫星”的物理轨道约束。
【图】我们的月亮是少数理论上能够拥有自己的“亚月亮”的卫星。图片来源：NASA
这个开启一切的简单问题开始是由一个四岁孩童提出来的，他是卡耐基科研所（美国华盛顿州的一个科研机构）尤纳·科尔迈尔的儿子。在这个最初的睡前询问之后不久，科尔迈尔在美国加利福尼亚州的凯维里物理研究所（KITP）参与合作了一个关于银河系的项目。而她曾经的大学同学，法国波尔多大学的肖恩·雷蒙德，也参与了一个关于类地行星动力学的KITP并行项目。在一次研讨会中,他们讨论了这个非常简单问题，并联手解决了它。后来，以他们的研究发现为基础的文章被发表在皇家天文学会月刊上。
图片来源：NASA/ESA/Hubble
太阳系及其内部行星组图 图片来源：www.spaceanswers
网民们热衷于用如“月亮的月亮”及“迷你月亮”来描述这种现象。但是命名法并不是科尔迈尔和雷蒙德研究的重点（尽管他们确实更偏爱亚卫星）。除此之外，他们开始着手定义卫星能够稳定的被其他更小的卫星绕行的物理参数。
“行星绕恒星运行，卫星又绕行星运行，所以提出‘小卫星绕行于更大的卫星’的说法是很正常的。”雷蒙德解释说。
他们的计算表明，只有离主星较远的大型卫星才可能有亚卫星。由于行星和卫星潮汐能的推动，小卫星和与主星过近的卫星的次卫轨道不稳定。
他们发现，理论上，在太阳系内有个四卫星能够拥有他们自己的次卫星。木卫四、土卫六和土卫八以及地球的卫星月亮都符合拥有次卫星的条件，尽管他们并没有离主星多远。然而，他们说，更进一步的计算需要定位亚卫星不稳定的可能来源，例如月球地壳的密度不均匀现象。
土星图像。图片来源：NASA/JPL/Caltech
“亚卫星，甚至是绕行于理论上能够支持这些天体的卫星，都能够为我们提供一些关于地球和它相邻行星如何形成的线索，但是太阳系缺乏这样的已知亚卫星，所以许多问题仍悬而未决。”科尔迈尔解释说。
围绕于土星和木星的卫星被认为是在巨行星形成的后期环绕它们的气体和灰尘中诞生的。另一方面，月球被认为是在早期地球及一个和火星一样大的行星之间产生的巨大余波中形成的。稳定亚卫星的匮乏可以帮助科学家们更好的认识到这些形成现有卫星的不同力量。
科尔迈尔补充说：“当然，这将有助于我们获悉其他地方的行星系统是如何演化的，以及太阳系如何适应行星探索计划所发现的数以万计的其他行星系统。”
例如，科尔迈尔和雷蒙德发现，这一发现绕行于木星大小的开普勒1625b的可能存在的系外卫星，它的质量和与主星的距离刚好能支持亚卫星的绕行。然而，探测一个绕行于戏外卫星的亚卫星还是很有难度的。
太阳系外开普勒1625b使科学家们因发现了第一颗“系外星球”的证据而振奋不已。图片来源: NASA/ESA
考虑到搜寻系外宜居星球的热情，科尔迈尔和雷蒙德计算出，大型亚卫星上存在生命的最佳情况是绕行于大质量恒星。虽然小型红矮星很常见，但它们是如此暗淡，以及它们的可居住空间的距离是如此近，以至于它们之间的潮汐能这样强大，从而亚卫星甚至是卫星本身都是不稳定的。
在2019年9月11日发表的一项研究中，研究人员在系外行星 K2-18b 的大气中检测到水蒸气。 艺术家想象的K2-18b 行星及它的主恒星和一颗伴随行星。 图片来源: ESA/Hubble, M. Kornmesser
最后，笔者认为，人工亚卫星可能是稳定的，并因此而充当一个时间舱或者前哨站。在一个稳定的轨道——例如美国国家航天航空局提出的月球通道——中环绕月球的亚卫星，将维护人类财富的安全直到地球不再宜居。科尔迈尔和雷蒙德一致认为，为了理解亚卫星（或缺乏亚卫星）作为行星-卫星系统历史的岩石记录，还有许多工作需要完成，并且这些工作很有趣。
作者: Lee Cavendish
FY: 李迢
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