地球有没有第二个月亮？什么是特洛伊小行星群？

“月亮高高的挂在天上，它既代表了浪漫、也代表了些许的神秘。现在我们知道，月亮只是一块又大又暗的石头。”——《飞出个未来》

今天我们说下地球的第二颗卫星，有人说不就一个月球吗？其实还有一种天体叫做特洛伊小行星，这些天体也受行星引力的束缚，与行星共轨。那么地球的已经被证实的特洛伊小行星是什么？

太阳系的卫星

太阳系是一个非常神奇的地方，虽然我们身处在太阳系，但还是有很多未解之谜。特别是，太阳系的内部，想一下我们太阳系中的那些气态巨行星（如：木星）它们的质量从地球的几十到几百倍不等。

上图左至右：木星、土星、天王星、海王星

这些巨大的气态行星周围环绕着各种各样有趣、神秘的天体，从质量大到有大气层的卫星，比如土星的土卫六（左），到被捕获的柯伊伯带的天体，比如海王星的大卫星，海卫一（中），再到在行星周围形成的普通天然卫星，比如土星的土卫四和土卫二（右）。

美国国家航空航天局（NASA）；卡西尼号/惠更斯号（左），旅行者2号（中），卡西尼号（右）。

总而言之，如果我们观察太阳系中的所有卫星，不管是从质量和数量上来说，这些气态巨行星垄断了太阳系的卫星。如果我们观察直径超过100公里的卫星，木星有7颗，土星有11颗，天王星有8颗，海王星有6颗，即使不是行星的冥王星也有1颗，这和整个太阳系的内部的卫星数字相同，因为在太阳系内部只有地球的卫星属于这一类。

水星和金星没有卫星，地球只有一个大卫星，火星有两个被捕获的小行星（但每个都在25公里以下），我们慷慨地称之为卫星。相比之下，木星至少有49颗25公里以下的卫星，而土星至少有63颗，其中有20颗直径小于5公里的卫星，是今年才发现的。

如果我们地球的邻居火星上存在被捕获的小行星，那么地球上有没有可能存在捕获的小行星？要理解这个问题，我们首先必须理解可能发生的两种不同类型的捕获。

行星的特洛伊小行星群

一个低质量天体、一颗行星和太阳之间的引力相互作用可能会导致低质量天体的轨道发生巨大的改变，当然这就会发生偶尔的引力捕获现象。但引力捕获不仅仅指的是让小行星在围绕行星的轨道上运动，而且还可以在行星轨道前后两个独立的位置上稳定地（或准稳定地）运动，例如上图上面标记的L4和L5拉格朗日点。

以木星为例，木星就是个典型的粒子，虽然它捕获了许多的天体围绕着自己运行，但也有大量的天体围绕着太阳的L4和L5引力点运行，和木星同用轨道，称为特洛依群小行星。(或者用更古老的诗歌术语来说，“特洛伊人”和“希腊人”，一个在L4，一个在L5。)

特洛依群小行星L4和L5显示为绿色。上图就显示了木星和这些小行星在共用轨道上是如何运动的。

上图是减去了木星轨道运动的情况

实际上，任何一颗行星如果有足够幸运的遭遇，也就是说如果有小行星闯进了一颗行星的L4和L5点就可能会被行星引力捕获，与行星共轨，那么这颗行星的轨道上就可能有这些特洛伊小行星。水星和金星都没有，火星总共有7个候选特洛伊小行星，其中4个已经确认！

所以你可能会问，地球轨道上是否真的有小行星？当然，地球只有一颗天然卫星在围绕我们的星球运行，但如果地球和其他天体在（L4）或（L5）一起绕太阳运行呢？

地球的卫星？第二个月亮

2001年的3753克鲁坦（Cruithne）。天文学家邓肯·沃尔德伦（Duncan Waldron）于1986年10月10日在一张摄影底片里发现了这颗昏暗的小行星。这张图片是由位于澳大利亚赛丁泉天文台的英国施密特望远镜拍摄的。

你可能听说过3753克鲁坦（Cruithne），它被认为是“地球的第二个月亮”。3753 Cruithne是一块只有5公里宽的岩石，它的轨道跟着地球的轨道运行！

这什么意思呢？地球绕太阳运行大约需要365天。3753 Cruithne 呢？364天！这是一个非常相近的数字！从太阳的角度来看，两个天体都是椭圆形轨道，太阳在一个焦点上，而从地球上看，这颗拖着尾巴的小行星则是马蹄形轨道。请看下面的动画。

上图为太阳的视角。3753 Cruithne的轨道和我们地球的轨道有一定的倾角。下图为地球的视角。

但从技术上严格的来说，它不是“地球的卫星”，因为它不受地球的引力束缚，不和地球共轨。所以它甚至不是一个真正的特洛伊小行星，3753 Cruithne预计会在几千年后从地球的轨道上被抛出。3753 Cruithne将在2292年接近地球，这颗小行星和地球之间将会有一次引力相遇。届时3753 Cruithne的轨道将改变50万公里。地球轨道会改变1.3厘米。

那地球到底有没有共轨的卫星呢？2010年，第一个也是唯一一个真正的特洛伊小行星被发现了！

小行星2010 TK7！它的直径只有300米（不是千米，而是米），是在2010年10月由NASA的广域红外探测探测器（WISE）发现的。没错，它是用红外太空望远镜找到的！

它围绕着地球的L4拉格朗日点以马蹄形轨道运行，如果我们飞到太阳系的上空，并将它与地球作比较，下图就是它的运行路线。

所以，严格上说我们没有第二个月球，但我们终于有了一个特洛伊小行星，它受地球的引力作用，在地球轨道上以马蹄形的轨道运动，并和地球共轨，它属于我们地球。

因此特洛伊小行星不是3753 Cruithne。而是2010 TK7！