我们如何发现木星的（至少）79颗卫星

木星是行星之王。它很大，在我们夜空中很明亮，甚至它四颗相对渺小的卫星也足够明亮，可以用最基本的望远镜看到。我们已经向这颗行星发射了九个探测器，要么进入轨道，要么进行近距离飞掠。然而，就在去年，我们发现的不是一颗，而是围绕木星的十二颗新卫星，使总数达到了79颗。我们为什么还没有挖尽这个特殊的卫星矿呢？

先易后难

答案是，木星的许多卫星都比不上我们的月球对地球那样巨大，月球的直径几乎是其主行星的四分之一。1610年伽利略首次发现的四颗卫星——木卫一（Io）、木卫二（Europa）、木卫三（Ganymede）和木卫四（Callisto）——与我们的月球相比很大，但与它们围绕运行的行星木星相比，简直是微不足道。而这些都是容易观测的目标。这使得在其巨大的背景下发现新卫星变得困难。

直到摄影术的出现，天文学家才发现了更多围绕木星的卫星，并且在接下来的一个世纪左右的工作是艰辛的。到1979年旅行者号飞掠时，这颗巨行星已经有了13颗卫星。旅行者号为这个数字增加了三颗：木卫五（Metis）、木卫十六（Adrastea）和木卫十五（Thebe）。

这三颗卫星加上由著名天文学家E.E. Barnard于1892年发现的木卫四（Amalthea）以及最初的伽利略卫星，构成了木星的规则卫星群。这意味着它们或多或少是球形的，以与木星自转相同的方向运行，并且在运行平稳、接近圆形的轨道上，倾角不大，不会偏离木星赤道平面太多。换句话说，就是你通常想象中的卫星。

其余的都是不规则卫星，它们占木星卫星的绝大多数。它们更像土豆形状，轨道通常是偏心的、倾斜的，甚至是逆行的，意味着它们与木星的自转方向相反。大多数可能是被捕获的小行星，或者是很久以前较大天体碰撞的结果——可能是木星过去的卫星。它们很小，并且倾向于比规则卫星更远地围绕木星运行。这使得它们更难被发现。

天文学家发现了一些这些不规则卫星。但在旅行者号之后，这些发现中断了大约二十年。

数量爆发

木星的最新卫星之一是顺行（正常）轨道运行，但由于它属于逆行（反向）卫星群，很可能很快就会发生毁灭性的碰撞。（图片来源：Roberto Molar-Candanosa/卡内基科学研究所）

然后斯科特·谢泼德（Scott Sheppard）出现了。这位卡内基科学研究所的天文学家团队负责了79颗已知木星卫星中的60颗——全部是不规则卫星，但这仍然是一项了不起的成就。谢泼德的团队自2000年以来一直在发现木星的卫星。就在过去一年，他们又增加了十二颗。新卫星增加了我们对木星邻近区域的了解，并帮助天文学家理解这颗行星是如何形成以及其周围环境是如何随时间演变的。

然而，确实有些木星卫星被“发现”了不止一次。这些被美化的太空巨石有时会在图像中被发现，但它们的轨道却知之甚少。因此，当天文学家在几个月或几年后再次寻找它们时，有时会发现它们不见了，必须重新发现。

这些不规则卫星非常小——只有几英里到几十英里宽。它们与木卫二和木卫三这样复杂的世界，甚至我们自己的月球，几乎没有相似之处。相反，它们大多是形状不规则的岩石块，远远地围绕着木星运行。因此，发现它们的天文望远镜必须非常灵敏，要么观测大片天空，要么非常、非常幸运。

发现微小的斑点

我们发射到木星的探测器，虽然比地面望远镜离得近得多，但它们大部分时间都在观测木星本身。它们也必须非常幸运，才能在试图拍摄木星的图像时偶然发现这些微小的不规则卫星。坦白说？找到另一块微小的太空岩石的可能性并不足以吸引那些希望了解木星风暴或内部深层奥秘的科学家。他们不会浪费宝贵的任务时间去费力寻找。

谢泼德最近的成功实际上发生在他正在观测更远的地方，试图在巨行星轨道之外寻找可能的第九行星时。但由于木星恰好在同一片天空中，谢泼德和他的团队检查了他们的图像，看看是否能发现任何“抢镜”的卫星。他们运气很好，但找到它们也付出了辛勤的努力。

天文学家在一次性扫描大片天空的宽视场巡天方面变得更加擅长。当然，我们的望远镜也变得更好了。但主要是，你必须愿意花很长时间寻找非常暗淡的天体，才能发现围绕木星的任何新卫星。

大多数单个不规则卫星本身并不被认为是突破性的发现（尽管有一些奇怪的例外）。但如果将它们作为一个整体来看呢？木星热闹的卫星家族，无论规则与否，都讲述了一个关于太阳系最大行星周围生命状态的漫长而有趣的故事。