[비즈한국] 地球其实并不只有一个卫星。除了我们所熟知的那个月球之外，还隐藏着另一个“月亮”。如今，它的真面目终于被捕捉到了。潜伏在地球周围的这颗未知月球，其真实身份究竟是什么呢？
这个传说始于1961年，当时波兰天文学家科尔迪莱夫斯基（Kordylewski）在地球与月球之间的特殊位置，拍摄到了模糊的光斑。他的相机所瞄准的方向，正是地球与月球引力共同作用下形成的L4和L5拉格朗日点附近。
在两个天体相互绕转的系统中，当引力与轨道运动达到精妙平衡时，会产生五个拉格朗日点。L1、L2和L3属于不稳定平衡点，物体受到微小干扰就容易偏离位置。而位于以地球和月球为两个顶点构成的等边三角形的第三个顶点处，L4和L5则是相对稳定的平衡点，物体可以在那里停留较长时间。在“地月系统”中，超前月球运行方向60度的点为L4，滞后60度的点为L5。
当然，这并非绝对稳定。太阳的引力、太阳风、太阳辐射压力以及周边其他行星的引力扰动始终在发生作用。因此，汇聚到拉格朗日点的尘埃并非永远驻留于此，而是重复着被捕获、分散、再填充的过程。科尔迪莱夫斯基主张，存在着与地月引力平衡并聚集在L4、L5附近的宇宙尘埃云。与其说是坚固的卫星，它们更接近于伴随地球且不断改变形状的巨大宇宙尘埃团。因此，这些尘埃云也被称为“幽灵卫星”。
问题在于，通过观测确认其实体非常困难。它们太暗淡了。科尔迪莱夫斯基尘埃云是无数微小尘埃粒子稀疏分布在广阔空间中的云团。尽管其整体规模比地球还要大，但密度极低。因此，仅凭常规望远镜拍摄的照片，很难将其与宇宙背景光及大气散射光区分开来。正因如此，长期以来，科尔迪莱夫斯基尘埃云被视为传说中的天体，对其是否存在，学术界直到最近仍存在分歧。
1966年，NASA通过航空观测及太阳观测望远镜OSO-6，在L4、L5附近捕捉到了疑似云团的痕迹。然而，雷达观测却未给出明确信号。1991年，日本发射的“飞天号”（Hiten）探测器在经过L4、L5附近时，也没能找到尘埃云存在的证据。直到2018年，匈牙利天文学家发现了新的线索。他们不再单纯拍摄尘埃云本身，而是分析了太阳光照射尘埃粒子时散射光的偏振模式，即“偏振观测”。通过这一手段，他们确认了在L5附近存在偏振方向一致的散射光踪迹。那里确实聚集着能够散射太阳光的尘埃云。
事实上，科尔迪莱夫斯基尘埃云的大小和亮度并非恒定，其粒子的数量与分布不断变化。根据观测时太阳和月球的位置以及尘埃的流入量，它们可能清晰可见，也可能隐匿不见。这也是此前多次观测出现混淆结果的原因。有趣的是，根据已发布的数据，L5云团比L4云团被捕捉到的频率更高。截至2022年的总计21次观测中，L5尘埃云被观测到16次，而L4仅有5次。
然而，还有一种比这些看起来更像真正月球的天体，即“准卫星”（Quasi-satellite）。准卫星听起来像是因为地球引力而被捕获的另一个小月亮，但实际上它们并未被地球引力所捕获。它们本质上是独自绕太阳公转的小行星。只是因为其公转周期与地球几乎同步，从而形成了近乎1比1的轨道共振。以太阳为基准，它们虽然与地球并肩绕日运行，但在地球上看，它们仿佛在绕着地球画大圈。
当离地球越来越远，天体会受到更多太阳引力而非地球引力的影响。我们将脱离地球引力束缚、转而受太阳引力更强影响的边界称为“希尔球”（Hill sphere）。准卫星通常位于地球的希尔球之外，受太阳引力束缚。这与那些因偶然被地球引力捕获、漂浮几天到几个月的“迷你月亮”有着本质区别。
这种准卫星现象并非地球独有。迄今为止，除水星外，太阳系所有行星周边都发现了大量准卫星。甚至连一个真实卫星都没有的金星，也有一颗准卫星名为“Zoozve”。有趣的是，这个名字源于一场误会。这颗小行星的正式名称原为“2002 VE 68”，但报道该消息的英国电台主持人在念名字时，将“2002”误读成了单词“Zoozve”。这一巧合让这个名字流行开来，国际天文学联合会（IAU）最终将其正式采纳。电台主持人的口误就这样被永久铭刻在了宇宙之中。
截至目前，在地球周围共发现了七颗准卫星。其中一颗是2016年通过夏威夷“泛星计划”（PANSTARRS）望远镜发现的“2016 HO3”。该天体被命名为“Kamoʻoalewa”，在夏威夷语中意为“摇晃移动的碎片”。最近，中国的“天问二号”探测器成功拍摄到了这颗准卫星的真实模样！人类终于得以通过照片，一睹这颗在地球附近徘徊的准卫星的真容，而非我们熟悉的月球。
Kamoʻoalewa的轨道半长轴约为1.001AU，与地球相似。它平均以数千万公里的距离漂浮在地球附近。根据轨道计算，Kamoʻoalewa大约从100年前进入准卫星状态，预计未来300年内仍将保持这种状态。在已知准卫星中，它相对稳定，因此也最适合探测器抵近。
不过，该天体的确切起源尚不明确。2021年的观测结果显示，Kamoʻoalewa的表面与月球表面经历长时间空间风化的硅酸盐物质相似，因此有人提出了它是月球碎片崩解物的可能性。随后的进一步研究指出，月球背面的相对年轻的“焦尔达诺·布鲁诺陨石坑”（Giordano Bruno crater）可能是该准卫星的潜在故乡。观点认为，月球背面发生的巨大撞击产生的碎片逃离了月球引力，随后与地球形成了1比1的共振。
但最近也出现了相反的研究结果。根据2026年的光谱观测，Kamoʻoalewa也有可能是小行星的碎片，而非来自月球。研究推测其起源于火星和木星之间的小行星带，特别是“花神星族”（Flora asteroid family）。这颗准卫星究竟是月球崩解的碎片，还是偶然进入地球轨道的小行星，目前还无法定论。除非亲临现场采样，否则难以获得确切答案。
为了终结这场争论，“天问二号”出发了。它于2025年5月从地球出发，在400天内飞行了总计10亿公里，并于2026年6月抵达Kamoʻoalewa。经过多次抵近，7月2日终于在约20公里处拍摄到了它的真实形态。照片揭示的真相令人惊讶：它根本不是平滑的球体，而像是一块凹凸不平、形状细长的灰色碎石。这是人类首次如此近距离地拍摄到地球的准卫星。
“天问二号”的目标更为大胆。它不仅仅是拍摄几张照片，其终极目标是进行样本采集并返回地球。但有一个困难：该准卫星的自转速度非常快，大约27到30分钟就能自转一周。对于这样一颗直径仅几十米、自转极快的小天体，在其表面稳定着陆并采集样本极具挑战性。
因此，团队计划采取多种采集方式。第一种是“悬停采样法”，即探测器在不接触小行星表面的情况下，仅伸出机械臂提取尘埃。探测器将在距离小行星表面30米处与小行星的快速自转及速度同步，随后靠近至1米高度，将机械臂插入表面。第二种是“触碰式采样”。当圆盘状装置短时间触碰表面时，旋转刷会像扫地机器人一样刮取尘埃，同时喷射高压气体将弹起的样本送入保存舱。
最后一种是“锚定采样”。如果表面足够坚硬，探测器会利用三脚架装置贴合表面，并将探测器主体紧压在表面，利用机械臂末端的尖端装置将探测器固定在小行星上。这相当于让探测器紧贴在自转且几乎没有引力的小天体表面。在这种状态下，样本采集工作将顺利进行。当然，在真正实施前，哪种方式能成功尚不可知。
探测器还将测量Kamoʻoalewa表面温度对其轨道的影响，即所谓的“雅科夫斯基效应”（Yarkovsky effect）。对于直径仅几十米的小天体，仅凭单侧表面散发出的微小热辐射，其长期累积的影响就足以改变轨道。雅科夫斯基效应是计算小行星轨道时最棘手的问题。为了精确掌握那些经过地球附近、对地球构成潜在威胁的天体的轨道，准确评估雅科夫斯基效应至关重要。通过此次探测，如果我们能更好地理解这一效应，就将掌握更精密、更准确地预判潜在威胁天体轨道的“秘诀”。
“天问二号”的旅程在采样返回后并未结束。在返回舱将样本送回地球后，探测器本体将再次利用地球引力进行重力助推，预计再飞行约7年，于2035年左右瞄准另一颗小行星“311P/PanSTARRS”。
这个天体也很奇特，它处于彗星和小行星的模糊界限。其轨道明显位于小行星带，但哈勃太空望远镜却捕捉到它拥有像彗星一样多达六条长长的尘埃尾巴。这被认为是由于小行星本身自转过快，导致表面物质被甩出形成的尘埃流，而非像普通彗星那样因冰层升华产生。它是一个让小行星和彗星的界限都变得模糊的奇特天体。
这正是“天问二号”的下一站。该探测器计划通过一次任务，同时探索两个截然不同的天体。在采集完绕行地球轨道的准卫星样本后，它将飞向那颗不断散落物质、伪装成彗星的诡异小行星。
被地球引力捕获的“真月亮”当然只有一个。但地球周围却潜藏着更多奇妙的存在。在这个由地球和月球共同营造的舞台上，正同时发生着远比我们想象中更复杂的事件。
参考
https://www.nature.com/articles/s41467-026-73284-w
作者 池雄培（Ji Ung-bae）？热爱猫与宇宙。从小看了《银河铁道999》后，便梦想着向世界传递宇宙之美。目前担任世宗大学自由专业学部助理教授，积极从事科普讲座与写作等科学传播活动。著有《关于天文学家的无用之处》、《我们都是天文学家》、《仰望宇宙时浮现的奇怪问题》等书，并翻译了《我是如何杀掉冥王星的》、《量子人生》、《UFO》等作品。