行星的軌道上一定就沒有其他天體了嗎？之前我們說過，冥王星被踢出太陽系大行星的隊伍，主要就是因為行星定義中有這么一條：已清空其軌道附近區(qū)域。而冥王星位于柯伊伯帶，那里除了有大量的小行星，彗星外，還有不少個頭與之相當(dāng)?shù)钠渌行恰?/p>

(相關(guān)資料圖)

冥王星正是因為這一條被除了名。按照我們通常的理解，太陽系這些大行星軌道上，肯定是干干凈凈的了。但其實不然，就拿最具代表性的木星來說，它的軌道上其實就一直有大量的小行星存在。目前觀測到的，就有上千顆。

據(jù)推測，它的總數(shù)甚至可能和整個小行星帶在內(nèi)的小行星數(shù)量不相上下。按理說，像木星這么大的質(zhì)量，引力是非常強(qiáng)的，它就像一塊大磁鐵，所到之處的小鐵屑，應(yīng)該都會被吸走才對。

就算不能成為木星的一部分，至少也應(yīng)該變成它的衛(wèi)星，怎么會有這么多的漏網(wǎng)之魚呢。既然這些小行星能夠長期穩(wěn)定的和木星共軌，只有一個可能，就是它們和木星的公轉(zhuǎn)周期一致，這需要它們處于非常特殊的位置上。

沒錯，就是拉格朗日點。我們知道，三體問題是個無法精確求解的問題。除了一些極為特殊的情況，比如說拉格朗日這五個點，假如已經(jīng)有兩個天體在穩(wěn)定繞行，就像木星圍繞太陽轉(zhuǎn)著。

這時候如果有第三個小質(zhì)量天體加入進(jìn)來，它只要位于這幾個拉格朗日點上，那么它所受到的引力和力的方向會指向系統(tǒng)的共同質(zhì)心。如果此時它在以特定的速度運(yùn)動，也就是保持公轉(zhuǎn)周期和木星相當(dāng)，那么它所受到的引力合力就正好會充當(dāng)向心力。

于是，這三個天體基本上就可以保持相對靜止的穩(wěn)定狀態(tài)。目前，韋伯望遠(yuǎn)鏡所在的就是這樣一個位置。不過和韋伯望遠(yuǎn)鏡所在位置不同的是，韋伯位于的是日地拉格朗日點，而這些小行星位于的是日木的拉格朗日點。

其次，韋伯所在的是拉格朗日L2點，在地球軌道外側(cè)。而這些小行星位于L4和L五點附近，它們就在木星的軌道上，所以行星定義中“已清空其軌道附近區(qū)域”這條，天文學(xué)家對其中清除給了更詳細(xì)的定義。

對于這些小行星等天體，大行星除了把它們完全吸收以外，還可以把它們變成自己的衛(wèi)星，或者是讓它們圍繞拉格朗日點公轉(zhuǎn)即可。對于最后這種圍繞拉格朗日點公轉(zhuǎn)且長期穩(wěn)定運(yùn)行的小行星，人們稱其為特洛伊小行星。

如果木星這類大行星是太陽形成時留下來的邊角料，那么特洛伊小行星很可能就是這些邊角料的邊角料。不過它們究竟是木星形成時留下的，還是被木星引力所捕獲的，目前還不好說。如果能對這些小行星進(jìn)行研究，或許將幫助我們更加了解太陽系的形成和演化。

2021年10月16日，NASA的“露西號”探測器成功發(fā)射。露西號任務(wù)是人類首個特洛伊小行星探測任務(wù)。在接下來的12年里，露西號將先后造訪八個不同的小行星，其中還有一個是小行星的衛(wèi)星。

沒錯，小行星也可以擁有自己的衛(wèi)星。由于露西號任務(wù)屬于NASA發(fā)現(xiàn)系列的小任務(wù)，預(yù)算非常有限，所以沒法像旅行者和那些深空探測器一樣采用核能供電。但是它的目的地又是木星軌道，距離太陽非常遙遠(yuǎn)，所以NASA只能想辦法給它加裝巨大的太陽能板。

除了能源上的考慮外，科學(xué)家對它的飛行軌道也要進(jìn)行精心設(shè)計。要想達(dá)到木星軌道，中間必然需要穿過小行星帶。既然來都來了，所以露西號造訪的第一個目標(biāo)其實是小行星帶中的一顆小行星。此后它將離開小行星帶，繼續(xù)向外太陽系飛去。

預(yù)計2027年到達(dá)木星軌道。最后它會花一年左右的時間先后造訪L4這里的四顆特洛伊小行星以及一顆衛(wèi)星。但接下來的目標(biāo)位于L5位置，那要怎么過去最方便呢？沒錯，從“操場”中間穿過去，所以露西號會先離開木星軌道，飛回內(nèi)太陽系。

然后路過地球的時候，順帶再借個引力彈弓加速，等再次到達(dá)木星軌道時，剛好進(jìn)入L5范圍。露西號任務(wù)預(yù)計需要花費12年的時間，但由于是太陽能供電，所以只要它的健康狀況夠好，未來它將會長年在太陽系內(nèi)這么穿梭。

除了木星有自己的特洛伊小行星外，海王星、火星、包括地球都有自己的特洛伊小行星，但是數(shù)量上有差異。像是最外面的海王星。雖然目前我們能觀測到的數(shù)量的有限，但是據(jù)估算，它軌道上的特洛伊小行星的數(shù)量要比木星多得多，甚至要高一個數(shù)量級。

而在內(nèi)太陽系的火星和地球軌道上的特洛伊小行星相對就少得多。比如說地球，一直到2010年，天文學(xué)家才發(fā)現(xiàn)第一顆地球特洛伊小行星－2010TK7。這顆小行星直徑大約只有300米，目前位于拉格朗日L4點附近，距離地球至少有地月距離的50倍。

雖然特洛伊小行星相對來說運(yùn)行穩(wěn)定，長期和大行星共軌運(yùn)行。但實際上，它們并不是和大行星相對靜止，而是一直在大的軌道上沿著自己的暈軌道震蕩，而且這個暈軌道也一直在變化。

有時候會變得非常大，以至于它會運(yùn)動到太陽的背面，接近L3點的位置。甚至有研究認(rèn)為，在很久以前，它可能還位于位于L5的位置，后來通過L3點運(yùn)動到了現(xiàn)在的L4點位置。總之，它的運(yùn)動仍然具有混沌特征。它將來會跑到哪，誰也說不準(zhǔn)。

不過現(xiàn)階段，它一直在L4和L3這兩個拉格朗日點之間來回移動，一個周期大概是400年。除了2010TK7，2020年12月，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第二顆地球特洛伊小行星。最近發(fā)表于《自然通訊》的一篇文章，證實了這一發(fā)現(xiàn)。

這顆小星星位于日地拉格朗日L4點。不過數(shù)據(jù)顯示，它是一個臨時特洛伊小行星，它先前應(yīng)該是被地球引力捕獲來的，將來還會離開地球軌道，不過也沒有那么快。至少在接下來的4000年里，它應(yīng)該一直都和地球公軌。

地球的特洛伊小行星目前只發(fā)現(xiàn)了這兩個。為什么地球軌道上的這么少呢？拋開地球本身質(zhì)量遠(yuǎn)小于木星這種巨行星的原因外，觀察角度也是其中的一個原因。從地球的視角來看，因為太陽這個遠(yuǎn)光燈的存在，L4和L5方向的小行星很難被發(fā)現(xiàn)。

那這次是怎么發(fā)現(xiàn)的呢？主要是時機(jī)的把握，也就是利用日出前和日落后那一小段時間。那還有其他辦法嗎？除了地面觀測外，天文學(xué)家還可以通過位于太空的探測器來尋找。之前有些探測器已經(jīng)到訪過L4和L5區(qū)域，不過它們并沒有發(fā)現(xiàn)新的特洛伊球小行星。

雖然沒有發(fā)現(xiàn)，但是先前的探測對于今后的搜尋工作來說也是有幫助，至少縮小了一定的搜尋范圍。

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