我們對“衛星”這個詞的全部直覺,其實是月亮教出來的。
大的在中間,小的繞著跑。地球穩穩待著,月球一圈一圈走。這幅畫面看了幾千年,早就成了默認設置。
可地球自己也在晃。地月系統的旋轉中心并不在地心,它在離地心大約 4670 公里的位置上。地球半徑 6371 公里,所以那個點還埋在地下,深度一千七百公里左右。它藏在地殼底下,沒人看得見,“地球坐在正中間”這個錯覺就一直沒被戳破。
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冥王星不一樣。它的旋轉中心根本不在星球里面。
一、它并沒有坐在中間,而且差得很遠
冥王星直徑 2377 公里,卡戎 1212 公里,剛好過半。更要命的是質量比:卡戎大約是冥王星的八分之一,月球只有地球的八十一分之一。
差了一個數量級。
兩顆星中心相距約 19600 公里。按這個質量比算下來,共同旋轉中心落在離冥王星中心兩千一百多公里的地方,而冥王星半徑只有 1188 公里。那個點在冥王星表面之外,高出去將近一千公里。
所以冥王星并不是被卡戎繞著轉的。它自己也在畫一個圈,圈心懸在頭頂的真空里,那兒什么都沒有。
2015 年 7 月 14 日,新視野號從這套系統里穿過去,拍到的就是這樣一對東西:兩塊冰巖,繞著中間一個空點,互相拖著走。
二、它們把對方的自轉也鎖掉了
這套系統還做了一件別處沒有的事。
冥王星和卡戎已經彼此潮汐鎖定。不是卡戎單方面把一面永遠對著冥王星,而是兩顆星都被鎖住了——自轉周期和公轉周期完全一致,都是 6.387 天。在太陽系已知天體里,這種雙向鎖定目前只有這一例。
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后果很直接。站在冥王星朝著卡戎的那半邊,卡戎會一直掛在天空的同一個位置上,不升也不落,只有月相在慢慢變。繞到背面去,你這輩子都見不到它。
從卡戎那頭看回來也是這樣,冥王星就那么停在原處,幾十年不挪窩。
別處的潮汐鎖定基本都是單向的。月球把一面永遠交給地球,地球自己該怎么轉還怎么轉。冥王星和卡戎把這件事做成了雙向的。
三、卡戎北極那塊紅斑,是冥王星漏過去的
新視野號還帶回了一張更不好解釋的照片。卡戎的北極壓著一大片暗紅色的東西,橫跨四百多公里,顏色和周圍的灰白冰面完全不搭。
目前主流解釋是這樣。冥王星引力太弱,大氣一直在往外漏,新視野號測下來,光甲烷每秒就要跑掉一公斤上下。這些分子里有一部分會飄到卡戎那邊。
卡戎的極區冬季極長,溫度能壓到 20 開爾文左右。甲烷一落上去就凍住,再也起不來。之后是漫長年代里的太陽紫外線慢慢加工,把它變成一層偏紅的有機物。
一顆星球的大氣,正在另一顆星球的極冠上結霜。
到這一步,“誰繞著誰轉”已經不算一個好問題了。冥王星丟掉的東西,正在卡戎表面一層層攢成地質記錄。冥王星身上有一部分,已經不在冥王星上了。
四、在柯伊伯帶,成對可能才是常態
冥王星和卡戎為什么會長成這樣?主流看法是早期的一次大碰撞。那次撞擊沒有把冥王星敲碎,反而給它留下了一個大到能把它拽偏的伴。
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而這種事在外太陽系顯然不止發生過一次。目前的觀測顯示,在柯伊伯帶軌道最“冷”、被擾動最少的那批天體里,成對的比例能到三成左右,其中不少是兩顆大小相當的一起轉。那片區域幾乎沒被巨行星梳理過,最接近太陽系剛成型時的樣子。
再看內側。四顆巖石行星里帶衛星的只有兩顆,衛星還都極小。木星土星那邊衛星成群,也全是一個大的領著一串小的。我們關于“主星”和“附屬品”的全部直覺,都是從這一小撮例子里長出來的。
如果柯伊伯帶留下的才是原樣,那么“一大一小”這種配置,更像是內側被反復清理、撞擊、吞并之后剩下的結果。
國際天文學聯合會至今仍把卡戎登記為冥王星的衛星,“雙行星”不是一個官方名分。我們把卡戎寫進“衛星”那一欄,把冥王星留在“矮行星”那一欄,然后靠這兩個詞去理解它們的關系。可這兩個詞描述不了一個旋轉中心落在兩顆星之外、彼此把對方釘在天上、還在互相下雪的系統。
我們那把用來分主次的尺子,是在一顆剛好有月亮、而且月亮剛好足夠小的行星上刻出來的。然后我們拿它去量了整個太陽系,很久都沒意識到,樣本本身就是個特例。
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