除了月亮，地球还曾有过另外一颗卫星？
本文来自微信公众号：原理（ID：principia1687），作者：mini-Takeko
一
在过去很短的一段时间里，地球至少有两颗天然卫星。（当然，还有数千颗人造卫星。）
第一颗自然是月球，它是地球的唯一一颗长期稳定的天然卫星。主流观点认为，月球诞生于火星大小的“忒伊亚”与原始地球的猛烈碰撞中，碰撞产生的碎片形成了这颗相对巨大的卫星。长久以来，月球在宇宙中一直与地球相伴，甚至曾经可能为地球带来了一些保护（详见《曾为地球“挺身而出”的磁场》）。
然而今年2月，天文学家发现了另外一颗绕地球运行的超小型物体，它被命名为2020 CD3。
2020 CD3的发现图片。| 图片来源：KACPER WIERZCHOS / CATALINA SKY SURVEY / THE UNIVERSITY OF ARIZONA
最初的观测显示，2020 CD3非常小，我们肉眼无法看见。它并不能像月球那样照亮夜空，也不会引起任何潮汐改变。当时，科学家暂时还无法确认这是一颗超小卫星，还是一些太空垃圾之类的人造物体。
在接下来几个月中，天文学家利用世界各地的一系列望远镜对这个物体进行了更细致的观测。近日，一个由来自14家学术机构的23名科学家组成的研究团队宣布了对2020 CD3的研究结果。他们确认这是一颗超小卫星（minimoon），它也是迄今为止发现的第二颗地球的超小卫星。发表于《天文学杂志》的论文探讨了它的发现及详细特征。
二
研究超小卫星的一个主要困难是，它需要详尽的观测和研究来排除它们是人造物体的可能。新的研究结果最终表明，2020 CD3确实是一个天然物体，大小大致介于一台小型洗碗机和一台冰箱之间。
图中白点是2020 CD3，彩色的线条是恒星。| 图片来源：The international Gemini Observa
新研究发现，2020 CD3的直径约1.2米。根据颜色和亮度，它可能是由硅酸盐岩石构成的，就像小行星带上的其他许多岩石一样。有人推测，它很有可能是在火星和木星轨道之间围绕太阳公转的一颗较大的小行星的碎片。
它在地球周围的出现，很有可能源于与地月系统的一次“邂逅”。在这次邂逅中，引力把太空岩石从围绕太阳运行的轨道上拉出，抛向了地球周围的轨道。计算表明，这颗超小卫星已经绕地球运行了至少约两年半的时间。根据模拟，超小卫星的平均捕获时间大约只有9个月左右，而2020 CD3被捕获的时间显然远超预期。这有可能是因为它离月球非常近，使它进入了一个相对更稳定的轨道。
2020 CD3绕行轨道动画。| 图片来源：Phoenix7777 / Wikimedia Commons
尽管在过去的几年里，2020 CD3的亮度达到足以被探测到的水平的情况至少出现了6次，但想要真正发现这样一个极小的天体，不仅需要它足够明亮，还需要其移动速度足够缓慢——这样的机会其实只剩一两次。直到2020年2月，在它非常接近地球的时候，科学家才发现它。然而就在发现之后不久，到了同年3月，它已经脱离地球，再次回到了绕行太阳的轨道中。
尽管2020 CD3暂时“抛弃”了地球，但不排除它在未来的某一时刻再次会回到地球的怀抱，与地球共舞的可能。科学家还需要进行广泛的后续观测，从而准确地确定它的运行轨道。
三
早在数年前，已经有研究预测，一定有一批超小卫星会在某一段短期时间内围绕着地球运行。
14年前，科学家确认了第一颗地球的短期超小卫星——2006 RH120。2006年夏季到2007年夏季，这颗超小卫星在地球周围“盘桓”了不到一年。时隔多年，第二颗超小卫星才进入我们的视野。许多科学家相信，当巨型望远镜薇拉·C. 鲁宾天文台建成后，我们将会发现更多这种微型的“伙伴”。
从某种意义上来说，这些超小卫星将小行星带送到了我们的眼前，给了我们近距离研究的独特机会。在未来，超小卫星或许能成为科学研究和小行星采矿技术实践的有趣目标，提供有关太阳系形成的关键线索。
参考来源：
1. https://www.hawaii.edu/news/2020/11/23/2nd-minimoon-discovered/
2. https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/abc3bc
3. https://www.newscientist.com/article/2260487-earth-had-a-minimoon-for-nearly-three-years-before-it-drifted-away/
4. https://www.theatlantic.com/science/archive/2020/03/mini-moon-earth-lost/608455/
5. https://www.popsci.com/story/space/earth-has-a-second-mini-moon-minimoon-mini-moon/
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