有“天体捕捉器”之称的拉格郎日点，即位于地球轨道上的“失重空间”可能隐藏着一个巨大的秘密。对此，天体物理学家正动用一切手段，包括空间探测器对其进行了深入的观测
它们正是引力消失的地方，在这数百万公里的宇宙空间中，天体间的相互作用力使得这里的重力消失了。它们位于地球的运行轨道上，一个在我们星球的前面，而另一个则尾随其后。天文学家把他们称为拉格朗日点(Lagrangian Points)，或者简称为L4和L5点，然而，它们最形象的称呼应该是“天体捕捉器”。
自太阳系形成45亿年来，无论尘埃、小行星还是隐藏着的其他行星，都有可能聚集在那里。甚至有人猜想，那是外来飞行器从拉格朗日点监视我们的星球，以寻找一些情报信号。
暂且把外星人是否在监视我们这一话题放在一边，即使是普通而古老的宇宙天体的出现都足以使大多数人兴奋不已。普林斯顿大学的天文物理学家理查德·戈特说(Richard Gott)：“我想，很有可能，你可以在L4和L5找到所有类型的天体”。
寻找“木马”小行星
经过近一个世纪的猜想之后，我们现在可以找出它们究竟隐藏了哪些东西。今年年末，两个专门探索太阳系的航天器将会开始它们在L4和L5点的漫长旅程。
空间科学家计划用美国航空航天局(NASA)的STEREO探测器上搭载的两个子探测器，搜寻被冻结在拉格朗日点上的天体。它们的发现会极大地增加我们对于太阳系的了解，告诉我们更多关于月球的知识，还可以提醒我们下一次大碰撞到来的时间。
第一次发现拉格朗日点是在1772年，数学家约瑟夫·路易斯·拉格朗日(Joseph－Louis Lagrange)首次发现了它的存在。他计算出地球引力和太阳引力相中和的地方共有五处――它们是唯一与我们的星球距离最近而又真正失去重力的地方。
在这五个拉格朗日点上，L4和L5是最耐人寻味的，它们是仅有的两个较为稳定的点。当一颗人造卫星定位于L1或者是L2点时，它将会在几个月之后慢慢下落，除非它被重新推回到原来的位置上。而在L4或L5点，天体将在复杂作用力的相互作用下保持原地不动。L4和L5点都沿着地球轨道运行，距离地球1．5亿千米，L4点在地球前面，与太阳、地球形成以太阳为顶点的60度角，而L5在后面，也与太阳、地球形成以太阳为顶点的60度角。
有证据表明，这种重力消失的地方在其他行星周围也同样存在。1906年，马克斯·沃尔夫(Max Wolf)在小行星主要分布带以外的地方发现了一颗小行星，这颗小行星位于火星和木星之间的L 4点。沃尔夫为它命名为阿基里斯(Achilles)，从而开创了以木马战争人物的名字来命名这些小行星的传统。
阿基里斯小行星被束缚在它原来的位置，被迫沿着木星的轨道运行，不接近也不远离木星。阿基里斯小行星的发现曾引起了一股天文搜索的热潮，以寻找更多这样的行星。到现在为止，已经发现超过1000颗小行星分别停留在木星的L4和L5点。
然而，在其他行星周围寻找“木马”小行星的结果却喜忧参半。土星周围似乎没有小行星，而最近十年，也仅仅在海王星周围发现了木马小行星的存在。因此，天文学家也想弄清楚，究竟地球的L4和L5点有没有小行星的存在。
太阳系中的5个拉格朗日点
利用NASA航天器
现在面临的问题是，地球的L4和L5点是不容易看到的。它们看上去更接近太阳，所以，当夜幕降临时，尾随地球的L5点处于天空的低位，并且迅速下降；而在天空的另一端，处于地球前面的L4点则在黑夜里上升，但等到黎明时，就只能看到它即将没落的身影。
但这并没有难倒加拿大西安大略大学的保罗·维格特(Paul Weigert)和他的同事们，上世纪90年代，他们通过夏威夷莫纳克亚山上的天文望远镜开展了一系列研究活动。这是一项非常艰苦的工作，因为L4和L5点在看上去比一个满月还要广阔，观察任务十分艰巨。即便如此，维格特和他的同事们所做的研究显然还是不够详尽。
最近，借助于机器人对天空的扫描，逐渐获得更多关于拉格朗日点的信息。但还是没有一颗拉格朗日点的小行星获得确认。维格特说，“研究人员都在承受着煎熬，我们都在等待着新东西的出现。”
也许，STEREO探测器将会改变这一切，虽然它并没有搜寻小行星的计划。STEREO2006年发射，其搭载的两个子探测器一个置于地球的前面，另一个置于地球后面。
沿着地球轨道，STEREO－A探测器逐渐远离地球，而STEREO－B则远远地落在地球后面。在这两个瞭望点，探测器可以直接观测太空中地球和太阳中间的这片区域，再结合其他电子仪器，就可以寻找肆虐的太阳风暴。
L4和L5是太空中极佳的瞭望点，我们可以通过探测器及时获悉即将到来的太阳风暴。STEREO工程的科学家、马里兰州戈达德太空飞行中心的迈克尔·恺撒(Michael Kaiser)说：“我们曾一度考虑过，让STEREO探测器停在那里，因为我们需要两到三天的时间去获知太阳风暴的到来。
但是，STEREO团队发现，让探测器停在L4和L5点将会耗费太多的燃料，所以他们决定让探测器低速飞过这一区域作为替代方案，但还是由于探测器飞行速度太快而无法进行完整的探测活动。“这里有大片的太空区域”，凯撒说，“STEREO穿越这片区域将花费数月的时间。”
探测器上的照相机是否可以另作他用的想法，触动了STEREO团队另一名成员――英国卢瑟福阿普尔顿实验室的理查德·哈里森(Richard Harrison)的灵感。他开始调查其可行性，并且发现一对被称为日光成像仪的设备可用来寻找小行星。“它们并不是专门设计从事这项工作的”，STEREO工程成像技术的首席研究员哈里森说，“这是后来新加的一项任务”。
理论上撞击地球的天体
即使这样，小行星的搜寻任务还是非常艰巨，拉格朗日小行星在图像中呈现的较为模糊。幸运的是，有一支志愿者队伍愿意通过因特网扫描STEREO探测器的图像，并标示出近地小行星的位置。
除了这些工作，哈里森还希望能够找到一些专业人员来从事航天器穿越L4和L5区域的研究工作，他说，“对于L4和L5点的深入观察是全新的任务，我们要全力推动这项工作”。但是，由于资金短缺，这项工作做起来并非那么容易。
如果研究人员确实找到了一颗小行星，他们为之付出的努力也就不白费。哈里森说：“如果我们确实追踪到一颗小行星，看到它进入照相机的视野，难道这不是非常壮观的景象吗？”
通过小行星反射光线的变化，科学家能够看到它，并且能够看清楚它是如何旋转的。哈里森说，“我们将会弄清拉格朗日点上所有小行星和宇宙尘埃的分布情况”。
如果能够获得这些信息，我们就有可能解释太阳系中最令人费解之谜：为什么会有那么大一个月球。
多数天文学家认为，月球是在40亿年前，由一个火星大小的天体撞击地球时所产生的碎片形成的，问题是――这个天体究竟来自何方？
通过计算机模拟显示，来自太阳系之外的任何天体要撞击地球，都会由于其能量太大，不仅不会产生月球，还会把地球毁灭。所以，根据相关理论，这个撞击物一定来自距离地球较近的地方，如果撞击地球，加速度也不会太大。
搜寻剩余小行星
另一个线索就是，与地球一样，月球也含有同样丰富的氧同位素。这也就意味着，不管什么天体撞击地球，它肯定也含有丰富的氧同位素。天文学家搜遍了包括火星在内的整个太阳系，发现它们的同位素含量都与地球不同。这也就意味着，这个撞击物就在地球的附近，但究竟是在哪儿？
现在的问题是，一个天体和地球相撞，怎么能和地球如此接近而又能像火星那么大？如果像火星大小的话，它与地球之间的相互引力早就会使它们成为一体。戈特说，它应该形成于一个拉格朗日点上，“一个天体可以先‘停在’这些相对稳定的拉格朗日点上，然后再慢慢变大”。
一旦变得足够大，它同其他天体(如火星)之间的相互引力会使它离开拉格朗日点，走上一条与地球相撞之路。戈特说：“它应该和地球拥有同等的氧同位素，因为它所形成的区域和地球相同”。同时，由于和地球基本处于同样的轨道，两颗行星在相撞的时候，运行的速度相差不会太大。
戈特认为，现在仍存在于L4和l5点上的任何天体，都有可能是撞击之后的残留物。“假如能够在那里找到一些天体，那这会是一项非常伟大的样品回收工程，有助于验证它们是否拥有和地球同样丰富的氧同位素”。如果确实如此，戈特相信，这将会进一步论证地球撞击物在那里形成的论点。
在等探测天器到达L4和L5点的时候，哈里森和他的同事们商量如何尽可能利用这两个探测器获得最佳的图像。但是，奇怪的是，他们无法观测到两个探测器前进的方向――飞行时，它们面向后方，电子眼则朝向地球，以便我们观察即将到来的太阳风暴。为了获得拉格朗日点的最佳图像，航天器将不得不翻转过来，以便日光成像设备朝向前方，而其他的仪器则仍然面向太阳。
途经L4和L5点时，探测器有可能陷入拉格朗日点，如果STEREO团队运气再差一点，探测器甚至有可能会和宇宙尘埃粒子相撞而毁掉。作为日光成像设备维护团队的成员之一，来自卢瑟福阿普尔顿实验室的克里斯·戴维斯(Chris Davis)说：“如果有一颗尘埃粒子撞击到照相机，我们就再没有其他的相机可用”。
这种危险可以通过以下方法加以缓解――在探测器经过最危险的区域时，让相机翻转过来朝向地球。STEREO团队坚信它们会顺利度过难关：自从发射以来，探测器已经成功经受住了地球轨道上运行的尘埃粒子的撞击。来自戈达德太空飞行中心的克里斯·圣·西尔(Chris St Cyr)说：“探测器每天都面临着不同的威胁，每天遇到的宇宙尘埃粒子从几颗到几千颗不等”。
没有人知道STEREO探测器将会探测到多少颗小行星，维格特和他的同事们已经运用大量的计算机进行了模拟，从中可以看出，小行星是怎么被金星的引力从拉格朗日点拖走的，这大约100万年才会发生一次。
然而，同样的模拟也显示，小行星不仅可以离开拉格朗日点，也可以在金星引力的作用下被拖拽到拉格朗日点，这两种情况都是存在的。面对这种结果，加上至今也没有找到一颗拉格朗日小行星，维格特对STEREO能否发现的小行星数量和体积持谨慎态度，“我认为可能仅有几颗小行星，而不是上百颗；同时我也认为它们的直径不会超过1000米。而在主要的小行星带上，有代表性的小行星直径是10万米以上”。
但是，这些疑问并没有让哈里森过于担心，“有些人认为我们将会看到小行星，而其他人则不这么认为”，他说，“但是如果我们让这样的机会从身边溜走而不去利用，我们将会感到更加遗憾”。
资料来源 New Scientist