木星是一個行星惡霸，用它巨大的引力把其他天體甩到一邊。但是，在木星之前和之后，有兩個小行星群與木星保持著一定的距離，就像蜷縮著的孩子一樣，在木星和太陽的引力作用下，它們被固定在一個穩定的地方。長期以來，天文學家一直對這些被稱為“特洛伊”的巖石感到困惑，它們看起來與主要小行星帶中的物體非常不同，而且位于最奇怪的地方，在木星前后3.74億公里處。

    現在，美國宇航局將于10月16日從佛羅里達州卡納維拉爾角發射一項名為“露西”(Lucy)的耗資9.81億美元的機器人任務，探索6個這樣的特洛伊木馬。在為期12年的旅程中，以著名的人類祖先化石命名的“露西”將測試特洛伊人本身是否是早期太陽系的化石，這些化石是在引力動蕩時期從寒冷的海王星以外的遙遠地方向內拖來的。特洛伊的表面、形狀和組成的細節不僅可以充實這個古代劇變是如何發生的，而且還可以充實這個劇變是何時發生的。在科羅拉多州博爾德市的西南研究所(SwRI)，露西的首席調查員(PI)哈爾·利維森(Hal Levison)把他們的承諾比作一宗神秘謀殺案的線索。“有時墻上的血跡比尸體上的血跡更能說明問題。(小行星)真的是墻壁上的飛濺物。”

    幾十年前，研究人員將這兩顆行星的形成描繪成一個溫和的過程，木星和特洛伊從太陽周圍的氣體和塵埃盤合并到它們目前的位置附近。但望遠鏡已經顯示，特洛伊木馬的顏色并不均勻，如果它們是由相同的當地原料形成的，這是可以預期的。而且，它們的軌道并沒有像舊模型預測的那樣完美地位于行星盤的平面上，而是略有傾斜。

    2005年，萊維森和其他人利用計算機模擬新生行星如何相互拉拽，提出特洛伊是早期太陽系動蕩的遺產。按照現在的想法，原行星盤的氣體最初抑制了氣體巨行星的引力作用，使它們保持在比今天更接近彼此的穩定軌道上。一旦氣體消散，混亂就爆發了，木星向內而其他巨行星向外。冥王星和其他遙遠的冰體被拋到更遠的地方，被稱為柯伊伯帶，在海王星之外的一個區域。但該模型還預測，其中一些冰質天體可能是向內分散的，被木星捕獲為特洛伊。

    “露西”團隊成員、加州理工學院的天文學家邁克·布朗(Mike Brown)說，盡管不穩定性的觀點可以解釋很多東西，但它還沒有經過真正的觀測驗證。“木馬就是那些具體測試的地方，”布朗說。如果它們的組成與柯伊伯帶天體相同，“如果沒有動力不穩定性，太陽系就不可能形成。”

    為了近距離觀察，“露西”將旅行6年，在2027年到達特洛伊的主要群體之前，進行兩次飛越地球以提高速度。兩個圓形太陽能電池板將為航天器提供動力，每個電池板寬7米，以收集木星軌道上的微弱光線——這比其他任何太陽能電池板都要離太陽更遠。

    “露西”的第一個目標即使對特洛伊人來說也是一個奇怪的目標:64公里寬的歐里貝茨和它的小衛星，從遠處看，它們類似于在主小行星帶中發現的黑暗、富含碳的小行星。在一年內，它將經過波呂梅萊、亮科斯和奧魯斯，這些天體看起來與柯伊伯帶的天體相似。接下來，“露西”將掠過地球，獲得第三次重力協助，然后飛回尾隨其后的特洛伊星球。2033年，它將調查普特洛克勒斯和墨諾提烏斯，這兩顆直徑100公里的相互環繞的小行星。雙星在小行星帶很奇怪，但在更遠的柯伊伯帶很常見，SwRI的Cathy Olkin說，他是這次任務的副首席研究員。“這一對會是從柯伊伯帶捕獲的嗎?””她問道。

    第一個任務將是確定特洛伊星球上是否含有只能在太陽系外寒冷的薄暮中形成的物質，比如缺乏晶體結構的玻璃狀水冰。布朗還想了解特洛伊木馬的紅色，這是在柯伊伯帶許多物體上看到的色調的柔和版本。布朗對這種紅色來源的最佳猜測是硫化氫，當受到宇宙射線或其他來源的照射時，硫化氫會變紅，但如果太靠近太陽，也會蒸發掉。布朗說，一些柯伊伯帶的物體在細長的軌道上，使它們更接近太陽，“看起來很像特洛伊”。

    另一項任務是計算特洛伊表面隕石坑的數量和大小，并將它們與冥王星的衛星卡戎(Charon)和阿羅科斯(Arrokoth)上看到的隕石坑進行比較，這兩顆衛星是“新視野號”在2015年和2019年訪問過的柯伊伯帶天體。類似的分布表明它們是在同一個地方形成的，微小的差異可以揭示特洛伊木馬是何時從遙遠的家園被撕裂的，利維森說。科學家曾認為這種不穩定性在其形成后約7億年撼動了太陽系，但現在有些人認為它可能發生在1億年之后，甚至更早(《科學》，2020年1月24日，第350頁)。

    特洛伊可能還提供了關于更早的時間的線索，當行星由原始氣體和塵埃合并。Arrokoth的葉狀形狀符合一個模型，即星子是在氣體盤中的卵石云坍縮成城市大小的塊狀時形成的;這些結構可能會與其他結構合并成越來越大的結構。馬里蘭大學帕克分校(University of Maryland, College Park)的行星科學家杰西卡·桑夏恩(Jessica Sunshine)說，如果特洛伊木馬也是類似的團塊，那就說明云坍縮是收集星子的標準方式。木馬的相對距離——僅為柯伊伯帶離太陽的六分之一——將使它們成為進一步探索的成熟目標，包括將于今年晚些時候發射的美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡。

    利維森希望能有驚喜。他說道:“如果我們只是看到我們所期待的內容，那便會非常無聊。Sunshine補充道，Lucy的耐力和目標數量足以讓它有足夠的時間跟進任何意外事件。“我們不僅有機會提出新的問題，甚至可能找到答案。”

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https://www.science.org/content/article/tour-jupiter-s-trojans-could-reveal-solar-system-s-chaotic-origin
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