在那沒有 引力 的地方
在太陽系離地球不太遙遠地方，存在著一些引力真空。天體和星際塵埃一旦進入那些區域，就不太容易出來。因此科學家猜測，數十億年來，那裡應該積累下了大量古老的星際物質，它們或許見證了月球形成的過程。
它們是太陽系中一些被引力「遺忘」的角落。雖名為「角落」，卻也不小，直徑大概有數百萬千米。在那裡，由於地球引力場和太陽引力場剛好抵消，形成了引力真空，任何物體一旦落入其中，就不容易出來。你不妨把它們想像成天空中的一張張捕蠅紙。
它們就坐落在地球的公轉軌道上，地球運動時，它們也跟著運動。一個在前，一個尾隨其後，地球介於兩者之間。天文學家稱其為「拉格朗日點」。
自從45億年前太陽系誕生以來，那裡可能積累下了大量星際塵埃雲和小行星，包括未知的行星。有人甚至猜測外星人的空間探測器就架在那兒，從這些拉格朗日點上觀察、搜尋地球上是否有智慧生命的跡像。
但是，且不說發現外星人，在那裡哪怕是找到一塊普普通通的石頭，也足以讓天文學家感到高興。因為那將驗證他們關於月球形成的一個假說。
尋找以特洛伊英雄命名的小行星
拉格朗日點最早是由法國數學家拉格朗日在1772年提出的。他在計算地球和太陽引力場的時候，發現在空間5個區域，引力的合力接近零，使得處於那些地方的物體真正處於失重狀態。
在5個拉格朗日點中，有2個處於地球和太陽的連線上（L1和L2）；另兩個L4和L5處於地球繞太陽的公轉軌道上，如果以太陽和地球的連線作為基線，它們對稱地分布在基線兩側，它們與太陽的連線跟基線剛好構成60度角；還有一個L3既處於地球和太陽的連線上，又處於地球繞太陽的公轉軌道上。
但只有L4和L5這兩個點是穩定的，其他點因受別的行星的干擾，都很不穩定：一顆停留在L1、 L2或者L3的人造衛星或許過不了幾個月就會從中飄出；而要是處在L4和L5，它就會長時間停留在那兒。
像這樣的引力真空也出現在別的行星周圍。1906年，德國天文學家馬克斯?伍爾夫發現有一顆小行星奇怪地「離群索居」，處在小行星帶以外，後來確認它正好處於木星的一個拉格朗日點上。伍爾夫用特洛伊戰爭中的大英雄阿喀琉斯的名字來命名它。從此，用特洛伊英雄來命名這些處於拉格朗日點上的小行星就成了相沿成習的傳統。
自那以後，國際天文學界掀起了尋找「特洛伊」小行星的狂潮。迄今，人們已經在木星的L4和L5上發現了1000多顆此類小行星。此外，人們還試圖在別的行星周圍尋找：目前看來，土星似乎沒有；海王星有一顆……很自然的一個問題是，在地球的L4和L5上是否也有此類小行星存在呢？
為什麼天文學家對自己家門口的事情反而沒把握？麻煩在於地球的L4和L5我們從地面觀察起來很不容易：它們在天空中的位置太靠近太陽，白天陽光太強，妨礙觀測，而當夜幕降臨，陽光不那麼耀眼的時候，它們在空中停留的時間又太短。而且，地球的L4和L5在天空中所佔的區域比滿月的面積還大，要把太空中這麼大的區域搜尋一遍，著實是一項艱巨的任務。所以，迄今人們還沒有在地球的拉格朗日點上發現一顆小行星。這項重任將寄希望於未來穿越L4和L5的太空探測器。
形成月球的行星來自何處？
天文學家尋找地球拉格朗日點上的小行星，並非僅僅出於好奇，他們還想趁機解開太陽系長期以來的一個謎團：為什麼地球擁有如此大的一顆天然衛星——月球？
現在大多數天文學家相信，月球是由40億年前一顆火星般大小的行星撞擊地球時濺起的碎片凝聚而成的。只是不清楚這顆行星究竟來自何處。
計算機模型表明，這麼大的一顆行星，要是來自離我們稍遠點的地方，撞向地球時，就會顯得衝擊力太大。在那種情況下，不僅形成不了月球，甚至可能把地球都撞出軌道。所以，那個「冒失鬼」必定是從離地球很近的位置出發的，只有這樣，在相撞前它才不會被地球引力加速到很高的速度。
此外另一條線索是，月球有著跟地球同樣的氧同位素丰度。這暗示著，不論撞向地球的是什麼東西，它也必須擁有跟地球一樣的氧同位素丰度。當天文學家普查整個太陽系，他們發現只有離得很近的天體才擁有相似的氧同位素丰度，比如，火星的氧同位素丰度就與地球迥異。這也暗示著，那顆「冒失鬼」行星原先躲藏的地方應該就在我們附近。
但與此同時，一個讓人困惑的問題是：一個天體怎麼能夠離地球那麼近，在撞向地球之前平安無事地長成火星那般大呢？按理說，沒等它來得及長大，地球引力早把它拽下來了！
除非這個天體形成於地球的一個穩定的拉格朗日點上，即L4和L5上！只有在那裡，它才有足夠的時間不受干擾地成長。
但既然說物體一旦落入穩定的拉格朗日點就不容易出來，那麼為什麼它後來又飄出來闖禍了呢？
我們說的拉格朗日點，只是指太陽和地球引力的平衡點，但事實上太陽系中別的天體在那裡還是有引力的，只是當物體比較小時，來自別的天體的引力可以忽略不計。可是處於拉格朗日點的小行星，一旦長得足夠大，因為萬有引力跟質量成正比，來自別的天體——譬如說金星——的引力就不可忽略了；於是在別的天體的引力牽引下，它就慢慢飄出長期的避風港，然後在地球引力的拉拽下，一頭扎向地球。
不過因為拉格朗日點L4和L5正好與地球處於同一條軌道上，而我們知道，處於相同軌道的天體相對速度不會太大，所以撞擊時也不至於太劇烈。
這一切剛好都符合月球形成所需的條件。
科學家相信，在拉格朗日點L4和L5上，那位墜毀的「冒失鬼」的同伴應該至今依然還有不少，如果我們找到它們，並發現它們的氧同位素丰度與地球相近，那就可以印證以上關於月球形成的假說。
超級鏈接：還會有另一顆行星撞向地球嗎？
如果像多數天文學家所認為的那樣，月球是由一顆來自拉格朗日點的行星撞擊地球形成的，那麼，今天那兒是否還潛藏著對地球的別的危險呢？
科學家的回答是，那麼大規模的危險絕對不會再有了，因為如今太陽系中已經沒有足夠的塵埃粒子和小石頭以供形成大的行星。
但在45億年前，卻是另外一回事。那時初生的太陽包裹在一團濃厚的氣體和塵埃雲中，——後來行星就是從這些氣體和塵埃中誕生的。在地球形成之後，對於星際物質的積累來說，L4和L5是理想的場所。而現在，已經沒有那麼多的原料可供形成大的天體了。
但估計那裡依然會有些對地球造成威脅的小行星，它們像定時炸彈一樣潛伏在那兒。因為來自別的天體，尤其是金星的引力，會慢慢地把一些小行星拖出拉格朗日點。一旦它們離開足夠遠，就很容易與地球相撞。
假如我們在拉格朗日點發現較大的小行星，最好是設法提前把它炸碎。
本文源自大科技〈科學之謎〉 雜誌文章 歡迎您關注大科技公眾號：hdkj1997
TAG:大科技雜誌社 |