土星、木星为什么能有几十颗卫星？丨Calling太空( 二 ) 编者按：

2021年6月30日， Kai Ly向小行星邮件列表（Minor Planet Mailing List）报告了这一发现，并将其提交给小行星电子通报（Minor Planet Electronic Circular）发布。这便是木星的第80颗卫星。
土星、木星卫星多达几十颗，有哪些可能的原因？
那么，土星、木星为什么有那么多卫星，而地球却只有月亮这一个？我们可能会说：因为它们个头大啊！并且它们的质量也大！不过，同在太阳系的其他星球，例如火星和冥王星比地球要小，却都有两个甚至更多的卫星。土星质量大确实对它的卫星多有帮助，但也只是因素之一。这个问题非常复杂，这里我们简单的介绍一些科学家们提出的可能的原因。
首先，太阳系形成过程中形成了大大小小的天体（当然都远远没有太阳大），一个小天体距离太阳越近，其活动的空间越小，能够遇到其他大的行星吸引它变成卫星的机会也越小，并且我们也很清楚离太阳越近太阳的引力越大，所以这个小天体更大的可能是围绕太阳成为一颗行星或小行星，而不是卫星。就好比水星个头和月亮接近，但水星因为直接受到太阳更大的吸引力、围绕太阳旋转所以是一颗行星。

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太阳系的“冻结线”在小行星带附近（图片来自网络）
其次，离太阳越远，围绕太阳的圆周的周长、面积就越大，在太阳系早期该轨道沿途所容纳的宇宙尘埃也越多，它们所汇聚成的小星体也多。另外，在大约火星和木星轨道之间的“冻结线”（Frost line）位置，由于太阳加热效果，线以内水、氨和甲烷等只能以液态或气态存在，不能形成天体；但这条线以外，这些成分则可以凝固成固体，从而成为天体的组成部分。如果有质量大的行星离它们很近，近处的吸引力大于远处的太阳，星体就能被行星吸引成为卫星。冻结线位置呢？这里就形成了著名的小行星带。
土星和木星不但自己所处的位置尘埃多（他俩都拥有由尘埃和碎石构成的环），而且离柯伊伯带（Kuiper belt）比较近，那是由数十亿颗在海王星轨道之外绕行的小型冰体构成的碟形带（冥王星就属于个头较大的柯伊伯带天体），偶然捕获到来自柯伊伯带天体使其成为卫星的机会比较大。因此，土星和木星的卫星的“原料库”也非常大。

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柯伊伯带（Kuiper belt）示意图（图片来自网络）
当然这里还是要说到土星或者木星“个头大”的问题了。土星的体积是地球的745倍，质量是地球的95.18倍；而木星是太阳系最大的行星，在太阳系的星球中，它的尺寸仅次于太阳，体积是地球的1316倍，质量是地球的318倍；显然，它们对小天体的吸引力要比地球大得多。结合它们到太阳的距离，可以计算得到参数“希尔球”（Hill Sphere），这个参数表征了在星球周围引力平衡的状态下、能够容纳卫星的球形空间半径有多大，简而言之，就是希尔球越大，能容纳卫星越多。感兴趣的朋友可以搜索一下。木星的Hill Sphere直径比地球的Hill Sphere直径大了将近百倍。
并且，还有一种理论，土星和木星的质量很大，特别是木星，小天体在被木星吸引的天体靠近它到名为“洛希极限”（Roche limit）的位置时，会被潮汐力撕裂解体留下较坚固的内核部分，表面逐渐累积松散的土星光环物质（宇宙尘埃等），慢慢变大最终形成卫星。之前全国流行的科幻电影《流浪地球》就提到了洛希极限和撕裂星球的问题，虽然电影里使用的洛希极限数据不够准确。