地球為什麼只有一個衛星(即月球)?

為什麼不是兩個,三個?是否有其規律?


文章稍長,大家有時間一段一段慢慢看:
沒有為什麼,根據現有理論,這就是太陽系形成過程中的產物。
我們知道在太陽系內,存在兩種行星:
terrestrial planets(類地行星)和jovian planets(木星型行星,氣態巨星)
對於jovian planets來說,比如木星、土星、海王星和天王星,它們的衛星非常多:

木星的衛星超過70顆,海王星有14顆之多。根據新視野號的信息,Pluto都有5顆衛星。
而對於terrestrial planets來說,如地球、火星、水星和金星,衛星少的可憐:

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=2HoVa2-PLCM
地球只有一個Moon,也叫Luna

火星有兩個小Moon:

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=2HoVa2-PLCM
金星有一個quasi-moon,叫做2002 VE68,2010年Caltech公布了相關的軌道數據,因為跟金星是均值1:1的motion resonance,所以被定為金星的quasi-satellite。但是由於跟地球的軌道相近(~1.021AU),所以在發現後就被Minor Planet Center定為「Potentially Hazardous Asteroid」。
數據詳見這篇報道:
http://www.astronomerstelegram.org/?read=3073
其實,照這個理論,地球也有一個quasi-moon,叫做3753 Cruithne,只不過它也是繞著太陽轉,跟地球有1:1的軌道共振而已。

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=rmQepa1qnI0
水星非常的lonely,沒有衛星,本身引力太小,又離太陽過近,太陽風過強,吹掃一切可能形成衛星的種子。
這跟太陽系內衛星可能形成的三大機制有關:
1.母星受到包括但不限於行星、巨型隕石的撞擊後剝離出的大塊碎片,在母星的引力作用下像滾雪球一樣變大最後形成一定的軌道。這個例子最明顯的就是地球和月亮。
2.母星使用引力俘獲的星體,最後形成一定軌道。這個例子最明顯額就是火星的兩個小衛星。因為火星的位置正好離類地行星和類木行星之間的小行星帶較近:

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=2HoVa2-PLCM
3.母星從原始吸積盤中「自助」。比如木星和它的衛星們,大量的planetesimals(星子)比如冰塊、岩塊、氣塵和金屬片的聚集物,撞擊後融合。

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=2HoVa2-PLCM
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
下面是一個有意思的有理有據的推論:
其實,地球早期確實像題主所說的那樣,有companion moons,但不是3個,而是兩個:

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=xbZ4MlTw2JA
證據來自Nature上2011年的一篇文章:
http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7358/full/nature10289.html
我們知道,月亮的兩面不對稱,一邊是我們熟悉的「相對」比較光滑的古老的硬化熔岩(ancient hardened lava),另一面則是大量的山形高地(mountainous highlands):

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=YTVps-M46tI
NASA的一次GRAIL Mission(Gravity Recover and Interior Laboratory),具體就是用兩架串聯的飛行器環繞月亮,精確的繪製月亮的引力場,然後揭示月亮內部是否是層狀的:

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=YTVps-M46tI
大多數科學家所認同的45億年前那場火星大小的行星撞擊,導致了月亮的形成,但是根據上面那篇文章的作者Jutzi和Asphaug,那些碎片實際上是形成了兩個衛星,另外一顆較小的衛星很有可能就躲在其中的某個朗格朗日點(Lagrangian point)上:

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=YTVps-M46tI
雖然朗格朗日點有點類似引力捕蠅器,可以「鎖住」物體一定的時間,但是無法持續很久。最後,小月月無可避免的撞上了大月月,但是因為撞擊的速度並不大,所以並木有形成隕石坑:

圖片來自http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7358/pdf/nature10289.pdf

圖片來自http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7358/pdf/nature10289.pdf
相反地,小月月有點像油墨一樣灑在大月月的遠離地球的另一面上,形成同期的山形高地。一句話就是,月球背面的山形高地很可能就是小月月的殘留遺迹:

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=YTVps-M46tI
如果你對這些感興趣的話,可以到http://Science.nasa.gov上去查閱更多的資料。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
如果題主持續糾結於多個衛星系統的話,我們用Universal Sandbox2來開一下腦洞:

這裡地球大概有30個衛星
但是整個系統是及其混亂的:

到處有碰撞:

地球會遭受不斷的撞擊,來自衛星也會來自碎片:

像大家看到的一樣,地球不斷的變黑,於是有了下面的數據:

地球表面的溫度高達1686攝氏度,在穩定下來後,除去碎片,大概還有14顆衛星或快或慢的圍繞地球:

加快進程後,發現,在地球和Moon4組成的小型系統中,地球由於受到不同類型的衛星的引力微擾,以一種非常奇怪的軌道運轉,同時地球看上去毫無生機:

Moon4在不斷的降溫過程中,出現了水:

隨後地球迎來了冰河時期:

如果一開始,並沒有那麼多衛星,只有4顆,按照題主的意思,開始模擬:

你會發現由於其中某次碰撞產生的碎片開始環繞地球,形成類環。
~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
其實,如果你想增加地球的衛星,大可以發射人造衛星,這裡介紹一種腦洞方式:發射人造迪斯科閃光球型衛星:

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=w8I25H3bnNw
假設這個反光球靠近地球450km,就像宇宙空間站的軌道,假設它不會被潮汐力撕碎,並且讓它開始旋轉,於是有時候你會在地面上看到這樣的場景:

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=w8I25H3bnNw
或者發射一張平面鏡:

圖片來自https://www.youtube.com/watch?v=w8I25H3bnNw

累了,歇會,有時間再更。
謝謝。

參考資料:
https://www.youtube.com/watch?v=YTVps-M46tI
https://www.youtube.com/watch?v=w8I25H3bnNw
https://www.youtube.com/watch?v=2HoVa2-PLCM
moon : nature.com search
http://www.nature.com/nature/journal/v476/n7358/pdf/nature10289.pdf
Lagrangian point
Venus Has a Moon? : Discovery News
http://ssd.jpl.nasa.gov/sbdb.cgi?sstr=2002%20VE68;orb=1
http://www.astronomerstelegram.org/?read=3073
https://www.youtube.com/watch?v=w8I25H3bnNw


因為有了一個較大的衛星月球了。

再有一個就成三體了,長期來看不穩定,第三者要麼跟地、月之一相撞,要麼就被彈飛到地月系以外去。三體系統如果要穩定,要麼第三者足夠小、距離二體之一足夠近,可以看作是只繞著二體之一公轉;要麼就得離二體都很遠,可以看作是繞二體的公共重心公轉。但是又不能太遠,出了地球的引力範圍就成了行星了。

火星有兩個衛星,但兩者都遠比月球小得多。

這有個在線的天體運行模擬程序,My Solar System 2.04
有若干種預設,也可以自己填上各種參數試試,看看三體、四體系統實際運行起來是什麼樣子。


因為假如有兩個你又會問為什麼不是一個或三個,又三個你又會問為什麼不是一個或兩個,它總得有個數吧


就被撞一次,就慘成這樣了,太平洋那麼大的都挖下去了一塊,再來幾次粉身碎骨也不會有人知道了。


地球有好幾千個衛星吧,雖然大多數是人造的


如果月球捕獲說成立的話,地球位於太陽系內側,外圍有木星,土星,海王星這些大天體,留給地球捕獲衛星的概率太低了,而且地球質量小,捕獲難度也大。
就像你站在內線,邊上有姚明,奧尼爾,你能摸到球的概率有多少?


有一個就不錯了,知足吧!還有那麼多沒有的呢


位置。離太陽近的行星,衛星都少。金星水星是0,地球1,火星2.


因為沒有第二個月球啊


推薦閱讀:

《星際穿越》中人類離開地球的意義?
東京大學的天文專業怎麼樣?
如何看待《三體》和《星際穿越》各自描述的高維度世界?
如何評價Geoff Marcy性騷擾事件?
如何計算日出、日落時刻以及一天任意時刻太陽方位?

TAG:天文學 | 地球科學 | 天體物理學 | 宇宙 |