月亮繞地球運(yùn)行，被稱為地球的天然衛(wèi)星，不過(guò)它實(shí)際比太陽(yáng)小了400倍，只是它與地球的距離正好相比太陽(yáng)與地球的距離也小了400倍，所以在地球上兩者看起來(lái)一樣大。

然而，如果我們?cè)诮鹦腔蛘呋鹦巧希瑒t會(huì)看到完全不一樣的天空，金星的天空沒(méi)有任何的天然衛(wèi)星，而火星的天空有兩個(gè)，只是它們都很小。

火星的兩顆衛(wèi)星，它們比月球小得多，沒(méi)有形成球體，圖源：Shutterstock

如果我們把眼光放到太陽(yáng)系外部的氣態(tài)巨行星上的話，那么它們的天然衛(wèi)星會(huì)變得相當(dāng)多，其中木星已知的有95顆天然衛(wèi)星，土星有146顆，天王星和海王星分別是28顆和16顆。

（注：這個(gè)衛(wèi)星數(shù)量的數(shù)據(jù)來(lái)自NASA，行星的天然衛(wèi)星數(shù)量一直在變，國(guó)內(nèi)很多媒體作者采用的數(shù)據(jù)基本都是過(guò)時(shí)的。）

那么有趣的問(wèn)題是，為什么太陽(yáng)系有一些行星一顆天然衛(wèi)星都沒(méi)有，而有一些行星卻擁有如此之多的天然衛(wèi)星呢？

其實(shí)目前關(guān)于某些行星為何擁有天然衛(wèi)星，主要有兩種理論：它要么是被行星希爾球內(nèi)的引力捕獲的，要么是與太陽(yáng)系一起形成的。

首先，眾所周知，物體對(duì)附近的其他物體產(chǎn)生引力，且物體越大引力越大。

太陽(yáng)是太陽(yáng)系中質(zhì)量最大的天體，占到整個(gè)太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.86%，太陽(yáng)系受太陽(yáng)巨大引力的控制，所有行星都在太陽(yáng)軌道上運(yùn)行。

一個(gè)天體如果想要繞行星運(yùn)行而不是太陽(yáng)的話，那么它必須離行星足夠近，讓行星的引力在抵消太陽(yáng)引力之后處于主導(dǎo)地位，這樣它才能讓衛(wèi)星繞自己旋轉(zhuǎn)。

圖：在p點(diǎn)地球和月球的引力相互抵消

行星讓衛(wèi)星保持在其軌道上的最大距離就稱為希爾球或者希爾半徑（不要和洛希球搞混），這個(gè)數(shù)值由較大物體和較小物體的質(zhì)量，以及瞬時(shí)距離決定。

在太陽(yáng)系中，希爾半徑最大的行星是海王星，達(dá)到1.16億公里，相當(dāng)于 0.775 個(gè)天文單位，因?yàn)樗嚯x太陽(yáng)非常遠(yuǎn)的同時(shí)自身質(zhì)量還非常大。

而木星雖然是太陽(yáng)系最大的行星，其質(zhì)量是其它所有行星總和的2.5倍，但是它距離太陽(yáng)較近，所以它的希爾半徑只有5300萬(wàn)公里。

值得一提的是，一顆天體經(jīng)過(guò)行星的希爾半徑之內(nèi)，也不意味著它會(huì)被捕獲，這里的關(guān)鍵就是速度和角度。

它必須有合適的速度和角度才行，不然它會(huì)逃逸或者撞擊而不是被捕獲。

由于太陽(yáng)系是相當(dāng)空曠的，行星要碰到一顆速度、角度都合適的天然衛(wèi)星可不容易。

其次，太陽(yáng)系的行星最初是由一大團(tuán)圍繞太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)的氣體形成的，這些氣體在引力下相互作用，彼此聚合，就像最初形成太陽(yáng)一樣形成更大的天體。

在太陽(yáng)系內(nèi)部的四顆行星（水星、金星、地球、火星），因?yàn)樘拷?yáng)了，更高的溫度讓它們無(wú)法凝集更多氣體，只能保留鐵、硅等熔點(diǎn)較高的元素，所以它們是巖石行星。

有一點(diǎn)需要提一下：靠近恒星的是巖石行星，而遠(yuǎn)離恒星的是氣態(tài)巨行星，所有的恒星系統(tǒng)都是如此。

當(dāng)氣態(tài)巨行星凝聚的時(shí)候，它其實(shí)也和恒星形成之后形成繞它旋轉(zhuǎn)的行星一樣，物質(zhì)會(huì)繞著行星旋轉(zhuǎn)，隨著時(shí)間推移有一些會(huì)變成它們的衛(wèi)星。

太陽(yáng)系是宇宙中比較罕見(jiàn)的單星系統(tǒng)——也就是整個(gè)系統(tǒng)中只有一顆恒星，這種系統(tǒng)中因?yàn)槠渌祗w的質(zhì)量相較于恒星差距實(shí)在太大了，所以跟隨系統(tǒng)一起形成的天然衛(wèi)星很少。

在太陽(yáng)系中，目前只有木星和土星的內(nèi)衛(wèi)星被認(rèn)為是在太陽(yáng)系形成時(shí)“自帶的”，判斷依據(jù)則是那幾顆衛(wèi)星都非常古老。

太陽(yáng)系中其余的天然衛(wèi)星，包括木星和土星的外衛(wèi)星，可能都是被其行星引力捕獲的。

因?yàn)樘?yáng)系內(nèi)部的巖石行星質(zhì)量都非常有限，而且距離太陽(yáng)非常近，所以它們的希爾半徑很小，更難捕獲到天然衛(wèi)星，這就是為什么這些巖石行星基本沒(méi)有天然衛(wèi)星的緣故。

你可能會(huì)問(wèn)，憑什么水星和金星一顆天然衛(wèi)星都沒(méi)有，地球有一顆，而火星比地球更小，卻有兩顆天然衛(wèi)星？

圖：這張圖片可以很好的體現(xiàn)火星和木星間的小行星帶

火星的兩顆天然衛(wèi)星確實(shí)被認(rèn)為是它自己捕獲的，而不是自帶的，之所以它能夠自己捕獲到天然衛(wèi)星，主要是因?yàn)樗嚯x小行星帶很近，有更豐富“自然資源”，但即便如此，它也就捕獲到兩顆。

地球的月亮有完全不同的故事，它太大、太近了，無(wú)論是捕獲、還是自帶，以地球的質(zhì)量都很難得到這樣一顆巨大的天然衛(wèi)星。

月球起源，圖源：NASA/JPL-Calte

月球的形成被認(rèn)為是在過(guò)去有一顆火星大小的天體——被稱為忒伊亞，它撞擊了地球，最終形成了現(xiàn)在的月球。

地球并沒(méi)有捕獲到足夠大的能稱為衛(wèi)星的天體，與地球大小差不多的金星，它距離太陽(yáng)更近，自然捕獲到天然衛(wèi)星的可能性就更低了。

而水星就更難了，連人類發(fā)射的航天器都很難變成它的衛(wèi)星，因?yàn)樗嚯x太陽(yáng)又近，自身的質(zhì)量又小。