为什么说木星是地球生命的守护神？

木星的传说

“守护神”的提法，首先来源于神话传说；尔后，我们将从天文学的科学角度来阐述其意义。

在我们中国，自古以来木星被称为“岁星”，以它在星空的位置来纪年，称为岁星纪年法。在春秋时期，人们发现木星在周天绕行一周的时间约12年，便把周天分为12个等长的部分，叫作星次，每个星次都有名称，如：鹑首、鹑火、鹑尾……等。由于木星的轨道面非常接近黄道面，因此十二星次相当于把黄道十二等分。木星一年行经一个星次，这一年便以这个星次为名。如《国语·周语》记载：“昔武王伐殷，岁在鹑火”。岁星纪年法常见于中国古代的历史记载中，但更被占星术的推算所应用。

图1 哈勃太空望远镜拍摄的木星。

由于岁星与年岁更迭有关，而一年四季的变迁又支配着农业的运作。于是，中国古人遂认为木星与农业之间有着特殊的联系，因而赋以极为崇高的地位。编撰于西汉初年的《淮南子·天文训》结合分野理论记载着一段文字，大意是：岁星所在之处五谷丰登，第三年会有饥荒，第六年进入衰落，第十二年后岁星回归，又开始兴盛。由此可见，木星主宰的运程也有十二年的周期。在《史记》《汉书》等史书中也明确记载岁星是主管农业的星辰。自古以来，人们建造了专门的庙宇来供奉岁星。这一祭祀制度一直延续到了晚清。

有许多青少年朋友，相信西方的十二天宫图（即十二黄道星座）。他们根据自己的生辰认定一个“本命星座”，来占卜自己的前程和命运。虽经有识之士对此以科学原理加以剖析，说明没有科学根据，但仍有许多人乐此不疲；甚至某些无良媒体也推波助澜。笔者忽发奇想，能否来个“中西合璧”，即当木星进入本命星座的那一年作为“本命年”。这样，当年既有本土神祗的护佑，又有西方命相的加持，必定福星高照，大吉大利！可随后也得小心十二年周期的运程喔。

图2 朱庇特雕像

在西方，木星也被人们推崇备至。木星的英文名 Jupiter，中文译名朱庇特，是罗马神话中的众神之神，天空的主宰，在诸神中地位最高，相当于希腊神话中的宙斯。在罗马神话里，朱庇特代表天空、雷电、农业和正义。他的甘霖雨露滋润田野和葡萄园，他的闪电武器照亮夜空，震慑魑魅魍魉。因而，朱庇特是护佑人类的大神。古罗马的人们在卡皮托尔山建筑了他的寺庙，极其宏伟庄严。

木星对地球的影响

神话毕竟是神话。从天文学的角度来看，木星对地球真的有那么大的影响吗？

要说木星对地球有直接的影响，就现代的科学认知来说，主要是木星的引力和磁场，因为这两者都是长程作用。木星对地球的引力，会在地球绕太阳的公转运动上产生小量的摄动；也会产生潮汐力，这与距离3次方成反比，即使在它与地球距离最近时（约6亿3千万千米，是地月平均距离的1640倍）对地球所产生的潮汐力只是月球的百万分之6，可见影响微乎其微。木星的磁场强度是地球本身的十余倍，可是它的距离遥远，实际的作用是零。

那么，木星对于我们人类究竟有什么意义呢？说来话长。我们可以从两个层面来说明：首先是木星在地球形成中的作用；其次是木星为哺乳动物的进化创造了条件，进而人类得以诞生。

传统的太阳系演化学说认为类地行星包括地球之所以在内太阳系形成，是因为很高的温度和猛烈的太阳风把巨量气体驱赶到太阳系的雪线以外，因而在雪线以内只留下了较少量的物质，也就只能形成小质量的行星。到了上世纪90年代，当天文学家成功地探测到太阳系外行星后，发现了一些“热木星”，这就颠覆了传统观念，也就是说在所谓的雪线之内也能形成巨行星。有的天文学家重新审视太阳系行星的形成过程，于是有了这么一种观点：木星原先也是“热的”，即它形成于内太阳系，后来由于为保持整个太阳系角动量的平衡，逐渐向外转移，直到现在的位置。当木星聚集了内太阳系的大部分物质以后，造就了小质量的类地行星形成的条件。类地行星是岩态的，其中有一个是我们的地球，而地球又恰恰是在木星让出来的太阳系宜居带之内。除此之外，在其他行星形成理论中，木星的演化对于类地行星的形成也扮演着重要的角色，可以说如果没有木星，那么在太阳系的宜居带里恐怕就不会有我们的地球了。

柯克伍德空隙

在火星与木星的轨道之间有一个小行星带，那里有上百万颗大大小小的小行星密集地环绕太阳运行。1877 年美国天文学家柯克伍德指出，由于受到木星强大的摄动，小行星空间分布区域中有空隙。后来果然在小行星带里发现了几个这样的空隙，那里几乎没有小行星，被称为柯克伍德空隙。空隙上小行星的运行周期与木星的周期成简单整数比。设木星的平均角速度为n1，小行星的平均角速度为n，现已发现并证明了当n1/n为1/2、3/7、2/5、1/3 时，小行星的分布出现空隙，称为n：n1共振。这种情况在土星的光环里也发现了，如A环与B环之间为卡西尼环缝，卡西尼环缝与土卫一处于2:1共振。

图4 柯克伍德空隙

那么，这些空隙是缘何产生的呢？就要说到共振效应了。在柯克伍德空隙中有一个 2.5AU（即距离太阳 2.5天文单位）的小行星带空隙特别重要。根据开普勒行星运动第三定律和木星的轨道半径容易计算，在这一距离上公转的任何小行星的平均角速度为n=3·n1，即小行星轨道周期正好是木星轨道周期的1/3。共振之所以发生是因为每当一颗2.5AU上的小行星转过3圈，木星转过1圈，两者回到同一个相对位置上。木星给这颗小行星微弱的摄动，总是在同一方向上。这个效应不断累积起来，就像精确地以确定的频率推动一副秋千，作用累积起来，秋千的摆动幅度越来越大。因此，日积月累地2.5AU距离上的小行星的轨道变得不稳定了，小行星带的这个区域里的天体终于被清除出去。任何从别处偶然闯入这个区域的小行星终将因相同的机制而逐离。2.5AU上的柯克伍德空隙因3:1共振而形成，其他空隙也产生于与木星的共振。计算表明这些从共振轨道上清除出来的小行星的新轨道与地球轨道相交的概率很高。换句话说，这些小行星撞击地球的机会很大，从而给地球造成灾难性的后果。当然，这种撞击在太阳系早期较多，在空隙形成后就很稀少了。

在这些撞击中最值得强调的是6500万年前白垩纪晚期的一次。那时，地球上占统治地位的动物是恐龙，哺乳动物虽然已经产生，但是生存和发展的空间受到恐龙的极度压制。一个直径约10千米的小行星撞上了地球，剧烈地改变了生态环境，恐龙不能适应改变而灭绝。哺乳动物作为新物种利用变化了的条件趁势而起；我们人类正是哺乳动物进化的产物。无论如何，如果不曾发生小行星撞击，哺乳动物可能还在恐龙统治的世界边缘艰难度日。来自3:1柯克伍德空隙的小行星很可能是这个人类的“催生婆”，而派遣她来到地球的正是木星。

当你仰望星空，看见闪闪发亮的木星时，你曾想到过木星与我们人类会有这样的渊源么？

实习编辑：李时雨

来自公众号：天文爱好者杂志

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