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來源：互聯網

木星衛星（英文：Moons of Jupiter），是指圍繞木星，按閉合軌道做周期性運動的天然天體。截至2023年12月，木星有95顆衛星，已得到國際天文學聯合會的正式承認。伽利略衛星是截至到2023年年底為止繞木星運行的最大、質量最大的天體，其余91顆已知衛星和木星環的總質量僅占總軌道質量的0.003%。

木星衛星中，四顆最大的衛星——木衛一、木衛二、木衛三和木衛四——它們是由伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）和西蒙·馬呂斯（Simon Marius）于1610年獨立發現的，也是人類首次發現地球衛星和太陽衛星之外的衛星。這四顆衛星今天被稱為伽利略衛星。在木星的衛星中，總計有八顆規則衛星，沿幾乎呈正圓的順行軌道公轉，軌道相對于木星赤道面傾斜度不大。其中，伽利略衛星質量較大，形狀接近球形；另外四顆常規衛星，稱為內衛星，體積小得多，距離木星也更近。它們是構成木星環的塵埃的來源。木星的其余衛星是散逸層不規則衛星，其軌道距離木星較遠，并且具有較高的軌道傾角和偏心率。

研究表明，木衛一是太陽系中火山活動最活躍的天體。木衛一附近之所以有氫云、鈉云，是因為原子從衛星的弱引力場中逃逸，飄散到周圍空間，但又被木星的巨大引力場束縛住。木衛三是太陽系中最大的衛星，直徑比水星大，但質量是它的一半。木衛四上有一些由同心環圍繞的大盆地，地勢起伏不大。同心環盆地放射出奇特的亮光，表明木衛四表面有冰層。此外還發現木衛四上的環形山比木衛三的多，說明木衛四的地質年齡比木衛三大。一個含有生命成分的液態水海洋可能位于木衛二冰凍的地殼之下。

發現與命名

發現

戰國時著名天文學家甘德，撰有《歲星經》《天文星占》等書。其書雖早失傳，但部分內容還存于唐朝《開元占經·第二十三卷》中。甘德發現木星衛星（木衛三）的時間，大約是公元前364年夏天，比伽利略·伽利萊最早的發現（1609年意大利天文學家伽利略·伽利萊曾用望遠鏡發現）早1970多年。

截至2023年，木星有95顆衛星已得到國際天文學聯合會的正式承認。木衛一、木衛四、木衛三和木衛二，是木星最大的4顆衛星，是太陽系中使用望遠鏡發現的首批天體。它們是由伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）和西蒙·馬呂斯（Simon Marius）于1610年獨立發現的。馬呂斯給衛星的名字至今仍在使用：木衛一（Io）、木衛二（Europa）、木衛三（Ganymede）和木衛四（Callisto）。

1610年1月7日晚上，伽利略·伽利萊把望遠鏡指向木星，并在它附近看到了三顆位于同一條直線上的“恒星”，其中有兩個同在一側，還有一顆位于木星的另一側。第二天晚上，這幾顆星星依然可見，不過位置有些變動。1610年1月13日，伽利略發現了第四顆“恒星”。經過幾周的觀測，伽利略得出了結論——這四顆“恒星”其實是圍繞木星旋轉的衛星，就好像月亮圍繞地球旋轉一樣。這是人類首次發現用肉眼無法看到的太陽系天體，這個發現也曾幫助過尼古拉·哥白尼建立起了真實的太陽系模型。

1892年9月9日，美國天文學家愛德華·巴納德（Edward Emerson Barnard）發現了第五顆木星衛星，稱為木衛五（Amalthea）。他使用的是當時世界上最大的望遠鏡——利克天文臺91厘米折射鏡。它是人類用目視觀測方法發現的最后一顆行星衛星。所有其他已知的木星衛星都是在用地球望遠鏡或旅行者1號探測器航天器上的相機拍攝的照片或電子圖像中發現的。

命名

國際天文學聯合會（IAU）制定了以宙斯的愛人、喜歡的人和后代命名木星衛星的系統。高度傾斜的衛星（順行的不規則衛星）的名稱以“a”或“o”結尾，而以“e”結尾的衛星則屬于逆行的不規則星。在已知的87顆木星不規則衛星中，其中38顆尚未正式命名。

木星的伽利略衛星在1610年發現后不久便由馬里烏斯命名為艾奧（木衛一）、木衛二（木衛二）、蓋尼米德（木衛三）和卡里斯托（木衛四）。20世紀之前，這些名稱并不受歡迎，取而代之的為“木衛一”、“木衛二”，或“木星的第一顆衛星”等諸如此類的稱號。這些名稱要到20世紀才被廣泛使用，而其余新發現的衛星則仍待命名，并稱以其羅馬數字編號V（5）至XII（12）。1892年發現的木衛五，被法國天文學家佛林馬利安首度稱為阿曼爾提亞，非官方，但很流行。

直到1970年代，天文學都直接使用衛星的羅馬數字編號。1975年，國際天文聯合會（IAU）為木衛五至十三起名，并為日后發現的衛星提供正式的命名程序。規則是：新發現衛星的名稱須為神祇朱庇特（宙斯）的愛人和喜歡的人。而自2004年，命名規則擴大到以上人物的后代。木衛三十四之后的衛星都以朱庇特或宙斯的女兒命名。

有些小行星和木星衛星有相同的名稱：小行星9、小行星38、小行星52、小行星85、小行星113和小行星239。國際天文聯合會將兩顆小行星4179（小行星1036和小行星204）永久改名以避免沖突。

形成和演化

木星的規則衛星形成于環行星盤——類似于原行星盤的氣體及固體碎片環。這些物質可能是一顆在木星早期形成的、質量與伽利略衛星相當的衛星的殘余物。

通過計算機模擬得知，環行星盤在始終有著相對低的質量。每隔一段時間，從太陽星云捕捉來的木星質量的一小部分就會經過環行星盤。然而，現有的衛星只需要木星質量百分之二的環行星盤質量便可解釋。木星早期歷史中可能有過幾代與伽利略衛星質量相當的衛星，每一代衛星都因為環行星盤的阻力而墮入木星，然后從太陽星云捕獲的碎片再形成新一代的衛星。如今環行星盤已經變得稀薄，不再對衛星的軌道產生很大的影響。

目前，木衛一、木衛二和木衛三部分受到軌道共振的保護，木衛三的質量更大，這意味著它將以比木衛二或木衛一更快的速度靠近木星。木星系統中的潮汐耗散仍在繼續，木衛四很可能在大約15億年后被捕獲到軌道共振中。

外部的不規則衛星起源于捕獲的路過的小行星，衛星環的質量足以吸收它們的大部分動量，從而將它們捕獲到軌道上。在捕獲過程中，有的因突然減速而被撕裂，有的被其他小天體的撞碎，從而產生了我們今天看到的衛星。

特性

木星衛星的物理和軌道特征差異很大。四個伽利略衛星的直徑都超過3100公里；最大的伽利略木衛三是太陽系中最大的衛星，甚至比水星和矮行星冥王星還要大。所有其他木星衛星的直徑都小于250公里，大多數衛星的直徑幾乎不超過5公里。它們的軌道形狀從近乎完美的圓形到高度偏心和傾斜，許多軌道的旋轉方向與木星的自轉方向相反（逆行）。軌道周期從7小時（比木星繞軸旋轉所需的時間更短）到近3個地球年不等。

分類

木星衛星的軌道、大小和質量等特性有很大差別，可以分為兩類：一類是規則衛星，包括伽利略衛星等八顆較內衛星，它們的軌道偏心率和對木星赤道面）軌道傾角小，軌道半徑符合提丟斯約翰·波得定則（Titius-Bode law），也都是質量大的；另一類是不規則衛星，它們的軌道偏心率和轉軸傾角大，而且質量較小。

規則衛星

規則衛星又分為兩群：①內衛星或Amalthea（木衛五）群，包括木衛十六、木衛十五，木衛五，木衛十四，它們離木星近，與內區的其他小衛星維持環系（木衛十六和木衛十五維持主環，木衛五和木衛十四維持相應外環）；②主群或木衛三，包括木衛一~木衛四，它們都比矮行星大，木衛三比水星還大，是太陽系的最大衛星，它們占所有木衛總質量的99.999%，約為木星質量的1/5 000，因而在木星及其衛星系的形成中是很關鍵的。

就物理化學性質而言，四顆伽利略衛星的密度隨遠離木星而減小，木衛一是硅酸鹽的，木衛二是含水硅酸鹽的，木衛三和木衛四含巖、冰各半，因此，它們形成環境應當是溫度隨遠離木星而降低的，只有足夠低的溫度才可以使所形成的木衛三和木衛四含大量水冰。木衛四的慣量矩為I/MR2=0.3549，說明其內部不是均勻的，也不是完全分異（慣量矩很小）的，這意味著其形成不涉及大規模溶冰。木衛三的慣量矩為0.3118，是高度分異的，內有熔核，表面呈現更新。木衛三與木衛四的二歧性是它們形成過程的主要約束之一。

不規則衛星

不規則衛星又分為多個軌道（半長徑α、軌道傾角i、偏心率e）相似的群。

軌道順行的（i<90°）有：①Themisto（木衛十八）是最內的不規則衛星，不屬于其他群：②Himalia（木衛六）群，包括木衛十三、木衛六、木衛十、木衛七、S/2000 J11，α=11.165×106~12.555×106 km，i=27.5°士0.8°，e=0.11～0.25，可能來自主帶小行星的碎塊；③Carpo（木衛四十六）是最外的順行衛星，不屬于其他群。

軌道逆行的（i>90°）有：①S/2003 J 12是最內的逆行衛星，不屬于其他群；②Ananke（木衛十二）群，包括11顆小衛星，α=19×106~21.3×106 km，i=145.7°~154.8°，e=0.02～0.28，大多灰色，可能來自俘獲的小行星碎塊；③Carme（木衛十一）群，包括12顆小衛星，α=22.9x106~24×106 km，i=145.5°~158.3°，e=0.25~0.27，顏色均勻淺灰，來自前身D型小行星（可能是特洛伊）；④Psiphae（木衛八）群，包括12顆小衛星，α=21.2×106~24.5×106 km，i=144.5°~158.3°，e=0.25～0.43，顏色多樣（紅到灰），可能是多次撞擊之故；⑤S/2003J2是最遠的衛星，它不屬于其他群。

觀測與探測

地面觀測

現代數字望遠鏡觀測

在20世紀，借助照相板的望遠鏡攝影，發現了新的木星衛星。木衛六到木衛十三的發現時間分別為1904年、1905年、1908年、1914年、1938年、1938年、1951年和1974年。

直到二十年后，太空觀察調查在1999年10月偶然發現了木衛十七，才發現了更多的衛星。在1990年代，隨著數字CCD（CCD）相機開始出現在地球上的望遠鏡中，照相底片逐漸被淘汰，從而能夠以前所未有的靈敏度對天空進行寬視場調查，并迎來了新一波木星衛星的發現。1999年10月和2003年2月期間，研究者們使用敏感的地面感應器發現了32顆。

2023年2月，斯格特·謝柏德（Scott S. Sheppard）等天文學家報告發現12顆木星衛星，使木星的已知衛星數量增至92顆，成為太陽系中擁有最多衛星的行星（截至2023年2月）。在2023年2月接受采訪時，謝柏德指出，他和他的團隊目前正在追蹤更多的木星衛星，一旦在未來兩年內得到確認，木星的衛星數量將超過100顆。未來將不可避免地發現更多木星不規則衛星，尤其是在即將到來的薇拉·魯賓（Vera C. Rubin）天文臺和南希·格雷斯·羅馬（Nancy Grace Roman）太空望遠鏡在2020年代中期開始進行深空調查之后，有可能發現大約1000顆木星衛星。

航天器觀測

1979年左右，當旅行者1號探測器太空探測器到達木星時，已經發現了13顆衛星，1979年，旅行者號宇宙飛船又發現了三顆內部衛星：木衛十四到十六。1975年觀測到的木衛十八，但由于缺乏觀測數據而丟失了，直到2000年才尋回。

1989年，美國航空航天局成功地發射了以世界著名科學家伽利略·伽利萊名字命名的朱諾號木星探測器——伽利略探測器，其任務是觀測木星大氣、衛星和磁層。探測器由一個空間站和一個探測器組成。1995年12月，軌道站進入圍繞木星的軌道，2003年12月停止工作。它在木星周圍飛行期間，對木星、木星的衛星等進行了長時間探測，其中木衛一上的火山活動，木衛二與木衛四表面下的液態水海都是它的新發現。

木衛二是美國航空航天局計劃于2024年發射的歐羅巴快船（Europa Clipper）任務的目標。

衛星列表

截至2023年12月，木星有95顆衛星，已得到國際天文學聯合會的正式承認。但這個數字并沒有反映出木星衛星、光環和小行星系統的復雜性。這顆巨大的行星在其軌道上控制著數千個小物體。科學家們越來越善于發現圍繞遙遠的巨型行星運行的小衛星，以至于國際天文學聯合會已經決定，除非它們具有“重大”的科學意義，否則最小的衛星將不再被賦予神話般的名稱。

木星最大的四顆衛星是地球以外發現的第一顆衛星，發現時間為1610年1月7日。它們以意大利天文學家伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）的名字命名，伽利略·伽利萊因發現它們而受到贊譽。

伽利略衛星

木衛一lo

木衛一于1610年1月8日被伽利略·伽利萊發現。四顆伽利略衛星的發現最終使人們認識到，太陽系中的行星繞著太陽運行，而不是太陽系繞著地球旋轉。伽利略顯然在1610年1月7日觀測到了木衛一，但直到第二天晚上才區分木衛一和木衛二。

伽利略最初稱木星的衛星為美第奇行星，以強大的意大利社會共和國美第奇家族命名，并在數字上將單個衛星稱為I、II、III和IV。伽利略·伽利萊的命名系統將使用幾個世紀。直到1800年代中期，木衛三、木衛一、木衛二、木衛三和木衛四的名稱才被正式采用。

木衛一比地球的月球大一點，是木星的第三大衛星，也是距離木星的第五大衛星。木衛一的表面比較平坦，不像一般天體那樣有眾多的環形山。這個空間探測器還在木衛一上發現了至少有六座活火山，以每小時1,600公里的速度噴發著以硫或二氧化硫形式存在的氣體和固體物質。噴出物高度可達450公里。火山活動區的直徑有的達200公里，火山噴發的強度比地球上大得多。這一發現被視為旅行者號任務中“最重要的單一發現”，也是類地星體內部熾熱與活動的第一份實際證明。木星的巖石衛星木衛一是太陽系中火山活動最活躍的世界，其非凡活動是木星強大的引力與距離木星更遠的兩顆相鄰衛星——木衛二和木衛三——的較小但時間精確的拉力之間拉鋸戰的結果。

盡管木衛一在圍繞這顆氣態巨行星的軌道上總是指向木星的同一面，但大衛星木衛二和木衛三擾亂了木衛一的軌道，使其變成不規則的橢圓形軌道。因此，在它與木星的距離變化很大的情況下，木衛一受到巨大的潮汐力的影響。這些力導致木衛一的表面上下凸起（或向內和向外）多達100米。

持續的火山活動和強烈的輻射使木衛一不太可能成為生命的目的地。

木衛二Europa

這顆衛星廣闊的咸水海洋可能是尋找地球以外可能存在生命的環境的最佳地點之一。

木衛二是木星90多顆衛星中最大的一顆。它是離地球第六近的衛星。木衛二和木星的另外三顆最大的衛星——木衛一、木衛三和木衛四——是地球以外發現的第一批衛星。它們以意大利天文學家伽利略·伽利萊（Galileo Galilei）的名字命名，他于1610年1月首次用自制望遠鏡觀測到它們。

木衛二主要由硅酸鹽巖石組成，具有水冰地殼，可能還有鐵鎳[niè]核心。它的大氣層非常稀薄，主要由氧氣組成。木衛二的表面精確年齡是一個懸而未決問題。木衛二的表面形成條紋，但隕石坑相對較少。科學家們幾乎可以肯定，隱藏在木衛二冰冷表面之下的是一個咸水海洋，其水量大約是地球全球海洋的兩倍。木衛二是除地球之外，太陽系中唯一一個有大量液態水存在的地方，其最醒目的外觀是遍布全球的一串串十字條紋，較大的一個向外擴散到淡色物質地帶，長近20千米。

木衛二可能是太陽系中最有希望找到適合地球以外某種生命形式的當今環境的地方之一。科學家認為，咸水海洋位于其冰冷的外殼之下，其水量是地球全球海洋的兩倍，可能還有作為生命關鍵成分的化學元素。美國航空航天局將于2024年發射其歐羅巴洛杉磯快船隊飛船，以調查木衛二是否具有支持生命的能力，并計劃于2030年進入軌道并開始搜索。

木衛三Ganymede

作為太陽系中最大的衛星，這個冰冷的世界是唯一擁有自己磁場的衛星，以及隨之而來的大氣極光。

木星的冰冷衛星木衛三是太陽系中最大的衛星，直徑比水星大，但質量是它的一半。有強有力的證據表明，木衛三有一個地下咸水海洋，其水量可能比地球表面的所有水都多。

木衛三是已知的唯一擁有自己磁場的衛星——這在地球等行星上很常見。磁場導致極光或明亮的發光氣體帶，環繞衛星的兩極。

有證據表明木衛三的氧氣大氣層很稀薄。

美國航空航天局的朱諾號木星探測器航天器于2021年6月7日拍攝的圖像為木衛三表面的特征提供了新的視角，包括隕石坑、明顯明顯的黑暗和明亮地形，以及可能與構造斷層相關的長結構特征。在木衛三內部深處，有一個金屬鐵核，可以產生月球的磁場。一個巖石殼圍繞著核心，另一個冰殼圍繞著巖石。美國宇航局的幾個探測器已經探索了木星及其衛星，包括木衛三。朱諾號載人飛船是最近的一次，于2021年6月拍攝了木衛三的詳細照片。

木衛四Callisto

木衛四是太陽系中隕石坑最嚴重的物體。

木衛四是木星的第二大衛星，也是太陽系中的第三大衛星。它的表面是太陽系中所有物體中隕石坑最嚴重的。木衛四的表面都是環形山，表面十分古老，就像月球和火星上的高原。經過的航天器拍攝的木衛四圖像顯示，明亮的白點在較暗的區域中脫穎而出。科學家認為，明亮的區域主要是冰，而較暗的斑塊是冰被侵蝕的區域。

伽利略號木星探測器宇宙飛船在1990年代收集的數據曾被認為是一個死亡的、不活躍的巖石體，表明木衛四在其冰冷的表面下可能有一個咸海。最近的研究表明，這片海洋可能位于地表以下的深度，或者可能根本不存在。如果存在海洋，海洋可能與木衛四上的巖石相互作用，為生命創造了一個潛在的棲息地。

木星環

“牧羊衛星”是在木星環系之內或附近的小衛星，或提供給環系物質，或其引力控制環系的結構。

如下圖所示，木星有暗的環系，結構很復雜，由四部分組成：①主環，從木衛十五和木衛十六軌道（約1.79RJ）向內到1.72RJ處，寬約6 000 km，厚度約30 km，其亮度大致均勻，僅中部（1.79RJ附近）稍亮些，其外邊界恰在最內衛星（木衛十六車道處；②暈環，從主環向內變得更彌漫和更厚，大致到1.287RJ處，厚度達20 000 km；③內薄紗（Gossamer）環，從主環外邊界向外延展到木衛五軌道（2.53RJ）處；④外薄紗環，外延展到約3RJ（木衛十四軌道外），非常暗，其亮度隨離木星距離正比地減弱，僅在木星同步軌道處（2.24RJ）略亮些。

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