[비즈한국] 地球其實並不只有一個衛星。除了我們所熟知的那個月球之外，還隱藏著另一個“月亮”。如今，它的真面目終於被捕捉到了。潛伏在地球周圍的這顆未知月球，其真實身份究竟是什麼呢？
這個傳說始於1961年，當時波蘭天文學家科爾迪萊夫斯基（Kordylewski）在地球與月球之間的特殊位置，拍攝到了模糊的光斑。他的相機所瞄準的方向，正是地球與月球引力共同作用下形成的L4和L5拉格朗日點附近。
在兩個天體相互繞轉的系統中，當引力與軌道運動達到精妙平衡時，會產生五個拉格朗日點。L1、L2和L3屬於不穩定平衡點，物體受到微小干擾就容易偏離位置。而位於以地球和月球為兩個頂點構成的等邊三角形的第三個頂點處，L4和L5則是相對穩定的平衡點，物體可以在那裡停留較長時間。在“地月系統”中，超前月球執行方向60度的點為L4，滯後60度的點為L5。
當然，這並非絕對穩定。太陽的引力、太陽風、太陽輻射壓力以及周邊其他行星的引力擾動始終在發生作用。因此，匯聚到拉格朗日點的塵埃並非永遠駐留於此，而是重複著被捕獲、分散、再填充的過程。科爾迪萊夫斯基主張，存在著與地月引力平衡並聚集在L4、L5附近的宇宙塵埃雲。與其說是堅固的衛星，它們更接近於伴隨地球且不斷改變形狀的巨大宇宙塵埃團。因此，這些塵埃雲也被稱為“幽靈衛星”。
問題在於，透過觀測確認其實體非常困難。它們太暗淡了。科爾迪萊夫斯基塵埃雲是無數微小塵埃粒子稀疏分佈在廣闊空間中的雲團。儘管其整體規模比地球還要大，但密度極低。因此，僅憑常規望遠鏡拍攝的照片，很難將其與宇宙背景光及大氣散射光區分開來。正因如此，長期以來，科爾迪萊夫斯基塵埃雲被視為傳說中的天體，對其是否存在，學術界直到最近仍存在分歧。
1966年，NASA透過航空觀測及太陽觀測望遠鏡OSO-6，在L4、L5附近捕捉到了疑似雲團的痕跡。然而，雷達觀測卻未給出明確訊號。1991年，日本發射的“飛天號”（Hiten）探測器在經過L4、L5附近時，也沒能找到塵埃雲存在的證據。直到2018年，匈牙利天文學家發現了新的線索。他們不再單純拍攝塵埃雲本身，而是分析了太陽光照射塵埃粒子時散射光的偏振模式，即“偏振觀測”。透過這一手段，他們確認了在L5附近存在偏振方向一致的散射光蹤跡。那裡確實聚集著能夠散射太陽光的塵埃雲。
事實上，科爾迪萊夫斯基塵埃雲的大小和亮度並非恆定，其粒子的數量與分佈不斷變化。根據觀測時太陽和月球的位置以及塵埃的流入量，它們可能清晰可見，也可能隱匿不見。這也是此前多次觀測出現混淆結果的原因。有趣的是，根據已釋出的資料，L5雲團比L4雲團被捕捉到的頻率更高。截至2022年的總計21次觀測中，L5塵埃雲被觀測到16次，而L4僅有5次。
然而，還有一種比這些看起來更像真正月球的天體，即“準衛星”（Quasi-satellite）。準衛星聽起來像是因為地球引力而被捕獲的另一個小月亮，但實際上它們並未被地球引力所捕獲。它們本質上是獨自繞太陽公轉的小行星。只是因為其公轉週期與地球幾乎同步，從而形成了近乎1比1的軌道共振。以太陽為基準，它們雖然與地球並肩繞日執行，但在地球上看，它們彷彿在繞著地球畫大圈。
當離地球越來越遠，天體會受到更多太陽引力而非地球引力的影響。我們將脫離地球引力束縛、轉而受太陽引力更強影響的邊界稱為“希爾球”（Hill sphere）。準衛星通常位於地球的希爾球之外，受太陽引力束縛。這與那些因偶然被地球引力捕獲、漂浮幾天到幾個月的“迷你月亮”有著本質區別。
這種準衛星現象並非地球獨有。迄今為止，除水星外，太陽系所有行星周邊都發現了大量準衛星。甚至連一個真實衛星都沒有的金星，也有一顆準衛星名為“Zoozve”。有趣的是，這個名字源於一場誤會。這顆小行星的正式名稱原為“2002 VE 68”，但報道該訊息的英國電臺主持人在唸名字時，將“2002”誤讀成了單詞“Zoozve”。這一巧合讓這個名字流行開來，國際天文學聯合會（IAU）最終將其正式採納。電臺主持人的口誤就這樣被永久銘刻在了宇宙之中。
截至目前，在地球周圍共發現了七顆準衛星。其中一顆是2016年透過夏威夷“泛星計劃”（PANSTARRS）望遠鏡發現的“2016 HO3”。該天體被命名為“Kamoʻoalewa”，在夏威夷語中意為“搖晃移動的碎片”。最近，中國的“天問二號”探測器成功拍攝到了這顆準衛星的真實模樣！人類終於得以透過照片，一睹這顆在地球附近徘徊的準衛星的真容，而非我們熟悉的月球。
Kamoʻoalewa的軌道半長軸約為1.001AU，與地球相似。它平均以數千萬公里的距離漂浮在地球附近。根據軌道計算，Kamoʻoalewa大約從100年前進入準衛星狀態，預計未來300年內仍將保持這種狀態。在已知準衛星中，它相對穩定，因此也最適合探測器抵近。
不過，該天體的確切起源尚不明確。2021年的觀測結果顯示，Kamoʻoalewa的表面與月球表面經歷長時間空間風化的矽酸鹽物質相似，因此有人提出了它是月球碎片崩解物的可能性。隨後的進一步研究指出，月球背面的相對年輕的“焦爾達諾·布魯諾隕石坑”（Giordano Bruno crater）可能是該準衛星的潛在故鄉。觀點認為，月球背面發生的巨大撞擊產生的碎片逃離了月球引力，隨後與地球形成了1比1的共振。
但最近也出現了相反的研究結果。根據2026年的光譜觀測，Kamoʻoalewa也有可能是小行星的碎片，而非來自月球。研究推測其起源於火星和木星之間的小行星帶，特別是“花神星族”（Flora asteroid family）。這顆準衛星究竟是月球崩解的碎片，還是偶然進入地球軌道的小行星，目前還無法定論。除非親臨現場取樣，否則難以獲得確切答案。
為了終結這場爭論，“天問二號”出發了。它於2025年5月從地球出發，在400天內飛行了總計10億公里，並於2026年6月抵達Kamoʻoalewa。經過多次抵近，7月2日終於在約20公里處拍攝到了它的真實形態。照片揭示的真相令人驚訝：它根本不是平滑的球體，而像是一塊凹凸不平、形狀細長的灰色碎石。這是人類首次如此近距離地拍攝到地球的準衛星。
“天問二號”的目標更為大膽。它不僅僅是拍攝幾張照片，其終極目標是進行樣本採集並返回地球。但有一個困難：該準衛星的自轉速度非常快，大約27到30分鐘就能自轉一週。對於這樣一顆直徑僅幾十米、自轉極快的小天體，在其表面穩定著陸並採集樣本極具挑戰性。
因此，團隊計劃採取多種採集方式。第一種是“懸停取樣法”，即探測器在不接觸小行星表面的情況下，僅伸出機械臂提取塵埃。探測器將在距離小行星表面30米處與小行星的快速自轉及速度同步，隨後靠近至1米高度，將機械臂插入表面。第二種是“觸碰式取樣”。當圓盤狀裝置短時間觸碰表面時，旋轉刷會像掃地機器人一樣刮取塵埃，同時噴射高壓氣體將彈起的樣本送入儲存艙。
最後一種是“錨定取樣”。如果表面足夠堅硬，探測器會利用三腳架裝置貼合表面，並將探測器主體緊壓在表面，利用機械臂末端的尖端裝置將探測器固定在小行星上。這相當於讓探測器緊貼在自轉且幾乎沒有引力的小天體表面。在這種狀態下，樣本採集工作將順利進行。當然，在真正實施前，哪種方式能成功尚不可知。
探測器還將測量Kamoʻoalewa表面溫度對其軌道的影響，即所謂的“雅科夫斯基效應”（Yarkovsky effect）。對於直徑僅幾十米的小天體，僅憑單側表面散發出的微小熱輻射，其長期累積的影響就足以改變軌道。雅科夫斯基效應是計算小行星軌道時最棘手的問題。為了精確掌握那些經過地球附近、對地球構成潛在威脅的天體的軌道，準確評估雅科夫斯基效應至關重要。透過此次探測，如果我們能更好地理解這一效應，就將掌握更精密、更準確地預判潛在威脅天體軌道的“秘訣”。
“天問二號”的旅程在取樣返回後並未結束。在返回艙將樣本送回地球后，探測器本體將再次利用地球引力進行重力助推，預計再飛行約7年，於2035年左右瞄準另一顆小行星“311P/PanSTARRS”。
這個天體也很奇特，它處於彗星和小行星的模糊界限。其軌道明顯位於小行星帶，但哈勃太空望遠鏡卻捕捉到它擁有像彗星一樣多達六條長長的塵埃尾巴。這被認為是由於小行星本身自轉過快，導致表面物質被甩出形成的塵埃流，而非像普通彗星那樣因冰層昇華產生。它是一個讓小行星和彗星的界限都變得模糊的奇特天體。
這正是“天問二號”的下一站。該探測器計劃透過一次任務，同時探索兩個截然不同的天體。在採集完繞行地球軌道的準衛星樣本後，它將飛向那顆不斷散落物質、偽裝成彗星的詭異小行星。
被地球引力捕獲的“真月亮”當然只有一個。但地球周圍卻潛藏著更多奇妙的存在。在這個由地球和月球共同營造的舞臺上，正同時發生著遠比我們想象中更復雜的事件。
參考
https://www.nature.com/articles/s41467-026-73284-w
作者 池雄培（Ji Ung-bae）？熱愛貓與宇宙。從小看了《銀河鐵道999》後，便夢想著向世界傳遞宇宙之美。目前擔任世宗大學自由專業學部助理教授，積極從事科普講座與寫作等科學傳播活動。著有《關於天文學家的無用之處》、《我們都是天文學家》、《仰望宇宙時浮現的奇怪問題》等書，並翻譯了《我是如何殺掉冥王星的》、《量子人生》、《UFO》等作品。