为什么太空天体喜欢撞击木星？是因为木星引力太大？答案很奇妙

浩瀚宇宙，为何木星成为众矢之的？

对于我们来说，小行星（或彗星碎片）撞地球绝对是既使人着迷又令人生畏。诸如几年前发生在俄罗斯车里雅宾斯克的类似撞击事件非常普遍，像这样大小的天体撞击地球事件，我们一生中可以见到许多次。像通古斯塔大爆炸这样更罕见也更致命的撞击，不仅造成了陨石坑，并且还是6500万年前导致我们上一次大灭绝的灾难性撞击。这样的撞击至今仍在发生，它们对地球的影响依然显著。但这些对于木星所经历的都是九牛一毛。为何如此？多米尼克·图尔平（Dominic Turpin）想一探究竟。

图解：通古斯塔大爆炸陨石坑。图源：wikipedia

木星受到诸多天体碰撞，是因为其重力太大还是因为它体积太大，难以避免？

业余天文学家杰里特·肯鲍尔（Gerrit Kernbauer）和约翰·麦肯（John Mckeon）碰巧在观测和拍摄我们太阳系最大行星的成像数据时，一道令人惊讶的“闪光”出现在这颗气体巨星的边缘。这着实给我们大家提了个不小的醒。

已知唯一能产生这种闪光的只有撞击事件，并且近年来我们在木星上观测到了大量的撞击事件，这主要归功于业余天文学家的努力，尽管没有专业望远镜，他们观察木星也孜孜不倦，乐在其中。业余爱好者发现了过去几年的大量冲击，包括：

1994年6月，苏梅克-列维9号彗星解体并与木星相撞，我们根据引力进行了计算，所以已经提前一年预测此次撞击。这次碰撞使木星表面暗了好几个月，而原来的彗星在碎裂之前直径可能约为5公里。

2009年7月，业余天文学家安东尼·韦斯利（Anthony Wesley）在木星上发现了一个与地球大小相当的黑点：可能是一颗直径0.2-0.5公里的小行星撞击的结果。哈勃太空望远镜（光学望远镜，上图）和凯克（红外望远镜，下图）的后续观测显示，这次碰撞释放的能量是通古斯大爆炸的数千倍。

2010年6月，安东尼·韦斯利和克里斯托弗·戈也在菲律宾实时观测到了另一次撞击。撞击产生的闪光只持续了两秒钟，相当于一个质量约500-2000吨，大小约8-13米的天体。据双子座天文台称，木星可能每年都会被这种大小的物体击中。

几个月后，即2010年8月，木星又发生了一次撞击（如上图所示），造成了一次规模稍小、星等较低的闪光。由一个日本的业余爱好者Masayuki Tachikawa发现。

2012年9月，丹·彼得森在木星上观测到另一个“闪光”，这次乔治·霍尔拍摄了它的视频（上图），科学家们根据视频确定它的大小和星等与2010年8月的撞击差不多：直径小于10米。

最后，是我们看到的2016年3月的活动。这一次撞击还未得到充分分析，但它也似乎属于较小规模：最有可能在10-20米直径内，而不像2009年或1994年的那样。

为什么这些会发生在木星上？为什么撞击如此巨大，明亮，频繁，即使是我们地球从人类诞生之日起见过的最大的撞击，都显得相形见绌？

图片来源：关于地球和木星的大小比较。

毫无疑问，首先要考虑的是星球的大小。我们在讨论任何星系中的碰撞频率时，最简单的估计就是将三个因素相乘：

有关物体（彗星、小行星、流星等）的速度

可能相互作用的物体的数量密度

它们可能撞击的横截面

经过木星的彗星和小行星的速度与经过地球的速度几乎完全相同，而且其数量密度也大致相同，不过由于木星距离小行星带较近，因此在那里更易受到碰撞。但横截面却大不相同：木星的直径约为地球直径的11.2倍，也就是说它的横截面约为地球直径的125倍。

图片来源：USGS / D。Roddy，Barringer（流星）火山口，在亚利桑那州。

然而，要解释大规模撞击的频率，这一点原因远远不够。2009年对木星的撞击来自一个比亚利桑那州陨石坑更大的物体，据估计，这些撞击每三万到十万年才会在地球上发生一次。然而，不到十年前，我们在木星上看到了一次如此规模的碰撞，而在那之前的15年，我们又看到了苏梅克-列维9号彗星事件。这让我们不得不考虑另一个令人不安的事实：如果地球像木星一样因为体积大小而频繁地受到这些大型物体的撞击，我们看到陨石坑大小的撞击次数将是原来的10到100倍，而且将看到灭绝级事件的次数是原来的数千倍！

图片提供：苏梅克-列维9号彗星撞击地点的哈勃太空望远镜彗星小组和NASA。

这颗导致“恐龙灭绝”的小行星是6500万年前发生在地球上的一次5-10公里宽的撞击。另一方面，苏梅克-列维9号彗星在1994年撞击了木星，其大小也达到了这个量级。我们是不是碰巧在1994年看到了50万年一遇的事件？不太可能。

相反，我们需要考虑木星的另一个方面：引力。行星存在于空间中，并不是等待着遭到撞击；它们以一种与质量成正比的方式使时空结构本身变形。行星的质量越大，它对周围和经过的所有质量产生的引力就越大。

图片来源：美国国家航空航天局（NASA）的概念艺术图，是为“重力探测器B”任务创建的。

地球的引力场比较微弱。如果一个物体缓慢地经过我们附近，比如说相对我们的速度不到10公里每秒，地球就可以完美地吸引它靠近。但小行星通常以17公里每秒或更高的速度相对我们移动，而彗星则以超过50公里/秒的速度移动。换句话说，我们的引力场对我们的帮助并不大。

但木星的质量是地球的317倍，即使木星的半径很大，它也能很好地吸引到相对速度低于50公里/秒的物体。换言之，几乎所有进入它附近的东西。

图片来源：NASA，ESA和E. Karkoschka（美国亚利桑那州），木星使其月球木卫三黯然失色。

是的，木星确实比地球大，导致的碰撞频率应该高于地球100倍多一点。但事实上，木星上的碰撞要频繁得多，因为木星的引力足以吸引大量彗星和小行星靠近木星，而地球无法做到这一点。木星引力很强，同时远离太阳的物体，即使是快速飞行的彗星，相对速度较慢，所以更易被引力捕获。这两者共同作用，导致木星上的撞击如此频繁。

星体大小固然重要，但不如重力重要。特别是相对于在这颗气态巨星附近物体的运动速度，引力的作用十分明显。太阳系中唯一一个更擅长捕捉小行星和彗星的天体是太阳，但是木星在第二名这个位置做得很好。貌似是它保护了太阳系内部免受小行星撞击，但事实显然并非如此。它只是一个耐揍的沙包。而剩下的，我们只能靠自己。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

FY: Thom

作者: Ethan Siegel