最后更新：2025年7月15日

地球的特洛伊小行星：与我们共享轨道的伙伴

共享地球轨道的特洛伊小行星 — *特洛伊小行星2010 TK7（位于绿色小圆圈内）绕地球拉格朗日点L₄运行。2010 TK7于2010年10月由广域红外巡天探测器首次拍摄。图片来源：NASA*

地球被特洛伊天体占据的隐秘点：L₄ 和 L₅

你知道吗？地球并非独自在轨道上运行。特洛伊小行星，这些真正的宇宙伴侣，正悄然与我们共享绕日轨道。

地日系统的拉格朗日点 \(L_4\) 和 \(L_5\) 是位于地球轨道前方和后方60°（约1.5亿公里）处的引力平衡位置。理论上对小扰动具有稳定性，这些点形成势阱，使特洛伊小行星等小天体得以驻留。

从地球和太阳的视角来看，这些点通过引力与离心力之间的微妙平衡使小行星保持稳定，从而让这些点对于小天体而言成为静止位置。这些平衡点并非绝对空间中的固定位置，而是与地球绕太阳公转的轨道同步运动。因此，它们为小行星提供了数千年的半稳定驻留场所。

直到21世纪，由于观测条件的重大限制，人类才在地球轨道上发现了首批特洛伊小行星：\(L_4\)和\(L_5\)点在地球天空中靠近太阳，导致地面仪器难以观测。必须在黄昏或黎明时分、光照条件不利的情况下扫描天空。这些区域可能曾容纳过许多因行星摄动而暂时被捕获的天体。

为什么它们被称为“特洛伊木马”？

“特洛伊”一词源于20世纪初引入的命名惯例，当时发现了与木星共享轨道的天体。1906年，小行星阿喀琉斯在木星的拉格朗日点 \(L_4\) 附近被确认。按照传统，位于 \(L_4\) 的天体以希腊英雄命名（如阿喀琉斯、尤利西斯等），而位于 \(L_5\) 的天体则采用特洛伊阵营的名称（如赫克托耳、普里阿摩斯等）。

此后，“特洛伊”一词通常指代任何围绕行星拉格朗日点 \(L_4\) 或 \(L_5\) 运行的小天体。因此，我们有了木星特洛伊、火星特洛伊、海王星特洛伊……以及现在的地球特洛伊。

因此，这一命名既具有历史渊源又充满动态特征，与特洛伊城并无直接关联，而是源于天体力学所揭示的拉格朗日点稳定等边三角形结构。

地球特洛伊：地球的隐形共居者

特洛伊小行星是被行星的拉格朗日点\(L_4\)和\(L_5\)引力捕获的天体。在太阳系中，木星拥有数千颗此类小行星，而地球目前仅确认了少数几颗。

它们的动力学在限制性三体问题框架内得到解释，其中第三体（小行星）质量可忽略不计。当离心力恰好平衡太阳和地球的联合引力时，它被束缚在 \(L_4\) 和 \(L_5\) 点附近。

2010 TK7：首颗被确认的地球特洛伊小行星

第一颗地球特洛伊小行星（2010 TK7）几乎未被察觉：它是在对WISE太空望远镜数据进行回溯分析时被发现的！2010 TK7于2010年被发现，是首颗被确认的地球特洛伊小行星。它同样围绕\(L_4\)点运行，但轨道倾角大得多（接近21°），这使得其动力学更加混乱，稳定性也更短暂。

在旋转参考系中，其轨迹形成一个复杂的"豆"状结构，在数千年间围绕 \(L_4\) 点振荡。尽管其尺寸不大（约300米），但它的发现为共轨天体这一新类别开辟了道路。

特洛伊小行星2010 TK7的轨道特征
参数	价值	单位
半长轴	1.00037	AU
离心率	0.190	-
倾向	20.9	°
估计直径	0.3	km
拉格朗日点	L₄	-
轨道稳定性	~10,000	年

来源：NASA WISE（2011），Connors 等人，《自然》（2011）

2020 XL5：地球的稳定伴侣

小行星2020 XL5于2020年由Pan-STARRS望远镜发现，是已知地球特洛伊小行星中最大且最稳定的一颗。它绕拉格朗日点\(L_4\)运行，位于地球前方60°处，轨道倾斜且具有中等偏心率。

动态模拟显示，其轨道在约4000年内保持稳定，此后可能离开共轨区域。据估计，该天体直径约1.2公里，可能成为太空任务的潜在目标。

参数	价值	单位
半长轴	1.00021	AU
离心率	0.514	-
倾向	13.8	°
估计直径	1.18	km
拉格朗日点	L₄	-
轨道稳定性	约4,000	年

名称	半长轴（天文单位）	离心率	倾斜角（°）	拉格朗日点	估计直径（米）	轨道稳定性	参考
2020 XL5	1.00021	0.514	13.8	L₄	1180	约4000年	美国宇航局喷气推进实验室小天体数据库（2023年）
2010 TK7	1.00037	0.190	20.9	L₄	300	~10,000年	WISE/NASA（2011年）
2015 XX₁₆₉	0.9999	0.180	8.5	L₅（准）	—	约1000年	Morais & Morbidelli (2006)
2010 SO₁₆	1.0001	0.075	14.5	L₄（准）	—	约35万年	Christou & Asher (2011)
2023 FW₁₃	1.002	0.21	13.0	L₄（临时）	—	待确认	JPL Horizons（2024）