小行星 -沿橢圓軌道繞日不易揮發氣體和塵埃的小天體

小行星

沿橢圓軌道繞日不易揮發氣體和塵埃的小天體
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小行星(asteroid)是太陽系內類似行星環繞太陽運動,但體積和質量比行星小得多的天體。太陽系中大部分小行星的運行軌道在火星和木星之間,稱為小行星帶。另外在海王星以外也分布有小行星,這片地帶稱為柯伊伯帶(Kuiper Belt)。

  • 中文名
    小行星
  • 外文名
    minorplanet;asteroid
  • 含義
    體積和質量比行星小得多的天體
  • 最初發現
    1801年1月,GiuseppePiazzi
  • 已發現
    約70萬顆小行星
  • 學科
    天文學、太陽系

基本介紹

​小行星(asteroid)是太陽系內類似行星環繞太陽運動,但體積和質量比行星小得多的天體。太陽系中大部分小行星的運行軌道在火星和木星之間,稱為小行星帶。另外在海王星以外也分布有小行星,這片地帶稱為柯伊伯帶(Kuiper Belt)。

小行星

1760年有人猜測太陽系內的行星離太陽的距離構成一個簡單的數位系列。按這個系列在火星和木星之間有一個空隙,這兩顆行星之間也應該有一顆行星。18世紀末有許多人開始尋找這顆未被發現的行星。著名的提丟斯-波得定則就是其中一例。當時歐洲的天文學家們組織了世界上第一次國際性的科研專案,在哥達天文台的領導下全天被分為24個區,歐洲的天文學家們有系統地在這24個區內搜尋這顆被稱為“幽靈”的行星。但這個專案沒有任何成果

小行星是太陽系內類似行星環繞太陽運動,但體積和質量比行星小得多的天體。

至今為止在太陽系內一共已經發現了約70萬顆小行星,但這可能僅是所有小行星中的一小部分,隻有少數這些小行星的直徑大于100千米。到1990年代為止最大的小行星是谷神星,但近年在古柏帶內發現的一些小行星的直徑比谷神星要大,比如2000年發現的伐樓拿(Varuna)的直徑為900千米,2002年發現的誇歐爾(Quaoar)直徑為1280千米,2004年發現的厄耳枯斯的直徑甚至可能達到1800千米。2003年發現的塞德娜(小行星90377)位于古柏帶以外,其直徑約為1500千米。

根據估計,小行星的數目應該有數百萬,詳見小行星列表,而最大型的小行星現在開始重新分類,被定義為矮行星。

至今為止在太陽系內一共已經發現了約70萬顆小行星,但這可能僅是所有小行星中的一小部分,隻有少數這些小行星的直徑大于100千米。到1990年代為止最大的小行星是谷神星,但近年在柯伊伯帶(Kuiper Belt)內發現的一些小行星的直徑比谷神星要大,比如2000年發現的伐樓拿(Varuna)的直徑為900千米,2

002年發現的誇歐爾(Quaoar)直徑為1280千米,2004年發現的2004 DW的直徑甚至達1800千米。2003年發現的塞德娜(小行星90377)位于古柏帶以外,其直徑約為1500千米。根據估計,小行星的數目大概可能會有50萬。最大的小行星直徑也隻有1000 公裏左右,微型小行星則隻有鵝卵石一般大小。而最大型的小行星現在開始重新分類,被定義為矮行星。

小行星

直徑超過 240 公裏的小行星約有 16 個。它們都位于地球軌道外側到土星的軌道內側的太空中。而絕大多數的小行星都集中在火星與木星軌道之間的小行星帶。其中一些小行星的運行軌道與地球軌道相交,曾有某些小行星與地球發生過碰撞。

小行星是太陽系形成後的物質殘餘。有一種推測認為,它們可能是一顆神秘行星的殘骸,這顆行星在遠古時代遭遇了一次巨大的宇宙碰撞而被摧毀。但從這些小行星的特征來看,它們並不像是曾經集結在一起。如果將所有的小行星加在一起組成一個單一的天體,那它的直徑隻有不到 1500 公裏——比月球的半徑還小。

至今為止在太陽系內一共已經發現了約70萬顆小行星,但這可能僅是所有小行星中的一小部分,隻有少數這些小行星的直徑大于100千米。到1990年代為止最大的小行星是谷神星,但近年在古柏帶內發現的一些小行星的直徑比谷神星要大,比如2000年發現的伐樓拿(Varuna)的直徑為900千米,2002年發現的誇歐爾(Quaoar)直徑為1280千米,2004年發現的2004 DW的直徑甚至達1800千米。2003年發現的塞德娜(小行星90377)位于古柏帶以外,其直徑約為1500千米。

根據估計,小行星的數目大概可能會有50萬。最大的小行星直徑也隻有1000 公裏左右,微型小行星則隻有鵝卵石一般大小。

小行星

直徑超過 240 公裏的小行星約有 16 個。它們都位于地球軌道內側到土星的軌道外側的太空中。而絕大多數的小行星都集中在火星與木星軌道之間的小行星帶。其中一些小行星的運行軌道與地球軌道相交,曾有某些小行星與地球發生過碰撞。

小行星是太陽系形成後的物質殘餘。有一種推測認為,它們可能是一顆神秘行星的殘骸,這顆行星在遠古時代遭遇了一次巨大的宇宙碰撞而被摧毀。但從這些小行星的特征來看,它們並不像是曾經集結在一起。如果將所有的小行星加在一起組成一個單一的天體,那它的直徑隻有不到 1500 公裏——比月球的半徑還小。

由于小行星是早期太陽系的物質,科學家們對它們的成份非常感興趣。宇宙探測器經過小行星帶時發現,小行星帶其實非常空曠,小行星與小行星之間分隔得非常遙遠。在1991年以前所獲的小行星資料僅通過基于地面的觀測。1991年10月,伽利略號木星探測器訪問了951 Gaspra小行星,從而獲得了第一張高解析度的小行星照片。1993年8月,伽利略號又飛經了243 Ida小行星,使其成為第二顆被宇宙飛船訪問過的小行星。Gaspra和Ida小行星都富含金屬,屬于S型小行星。

我們對小行星的所知很多是通過分析墜落到地球表面的太空碎石。那些與地球相撞的小行星稱為流星體。當流星體高速闖進我們的大氣層,其表面因與空氣的摩擦產生高溫而汽化,並且發出強光,這便是流星。如果流星體沒有完全燒毀而落到地面,便稱為隕星。

經過對所有隕星的分析,其中 92.8%的成分是二氧化矽(岩石),5.7%是鐵和鎳,剩餘部分是這三種物質的混合物。含石量大的隕星稱為隕石,含鐵量大的隕星稱為隕鐵。因為隕石與地球岩石非常相似,所以較難辨別。

1997年 6月27日,NEAR探測器與253 Mathilde小行星擦肩而過。這次機遇使得科學家們第一次能近距離觀察這顆富含碳的 C型小行星。此次訪問由于NEAR探測器不是專門用來對其進行考察而成為唯一的一次訪。NEAR是用于在1999年 1月對Eros小行星進行考察的。

天文學家們已經對不少小行星作了地面觀察。一些知名的小行星有Toutais、Castalia、Vesta和Geographos等。對于小行星Toutatis、Castalia和Geographos,天文學家是在它們接近太陽時,在地面通過射電觀察研究它們的。Vesta 小行星是由哈勃太空望遠鏡發現的。

小行星

小行星的發現同提丟斯- 波得定則的提出有密切聯系,根據該定則,在距太陽距離為2.8 天文單位處應有一顆行星,1801年元旦皮亞奇果真在該處發現了第一顆小行星谷神星。在隨後的幾年中同谷神星軌道相近的智神星,婚神星,灶神星相繼被發現。天文照相術的引進和閃視比較儀的使用,使得小行星的的年發現率大增,到1940年具有永久性編號的小行星已經有1564顆。其中,德國天文學家恩克和漢森因長于軌道計算,沃爾夫和賴因穆特在觀測上有許多發現而貢獻尤大。

小行星的命名權屬于發現者。早期喜歡用女神的名字,後來改用人名,地名,花名乃至機構名的首字母縮寫詞來命名。有些小行星群和小行星特別著名,如脫羅央群,阿波羅群,伊卡魯斯,愛神星,希達爾戈等。按軌道根數作統計分析,軌道傾角在約5 度和偏心率約0.17處的小行星數目最多。柯克伍德縫是按小行星平均日心距離統計得到的最著名的分布特征。小行星數N 與平均沖日星等m 之間有統計關系logN=0.39m-3.3,小行星直徑d 同絕對星等g 之間滿足統計公式logd(公裏)=3.7-0.2g。小行星數隨直徑的分布在直徑約30公裏附近出現間斷。

發現歷史

在1801年1月的第一天,Giuseppe Piazzi發現了一個天體,起初他認為這不會又是一顆彗星。但當它的運行軌道被測定後,卻發現它不是彗星,而更像是一顆小型的行星。Piazzi稱它為Ceres(刻瑞斯,谷類和耕作女神,是西西裏島的谷粒美人),又名谷神星。另三顆小天體也在相繼的幾年中被發現(它們分別是Pallas,Vesta,and Juno)。

小行星

到了十九世紀來已發現了幾百顆.至今已發現了7000多顆小行星,現在這個數位仍以每年幾百顆的速度成長。毫無疑問,必定還有成千上百的小行星由于太小而無法在地球上觀察到。就現在已知的,有26顆小行星的直徑大于200千米。對這些可見的小行星的觀測資料已基本完成,就我們所知,大約99%的小行星的直徑小于100千米。對那些直徑在10到100千米之間的小行星的編錄工作已完成了一半。但我們知道還有一些更小的,或許存在著近百萬顆直徑為1千米左右的小行星。所有小行星的質量之和比月球的質量還小。

早期猜測

1760年有人猜測太陽系內的行星太陽的距離構成一個簡單的數位系列。按這個系列在火星和木星之間有一個空隙,這兩顆行星之間也應該有一顆行星。18世紀末有許多人開始尋找這顆未被發現的行星。著名的提丟斯-波得定則就是其中一例。當時歐洲的天文學家們組織了世界上第一次國際性的科研項目,在哥達天文台的領導下全天被分為24個區,歐洲的天文學家們系統地在這24個區內搜尋這顆被稱為“幽靈”的行星。但這個項目沒有任何成果。

皮亞齊的發現

1801年1月1日晚上,朱塞普·皮亞齊在西西裏島上巴勒莫的天文台內在金牛座裏發現了一顆在星圖上找不到的星。皮亞齊本人並沒有參加尋找“幽靈”的項目,但他聽說了這個項目,他懷疑他找到了“幽靈”,因此他在此後數日內繼續觀察這顆星。他將他的發現報告給哥達天文台,但一開始他稱他找到了一顆彗星。此後皮亞齊生病了,無法繼續他的觀察。而他的發現報告用了很長時間才到達哥達,此時那顆星已經向太陽方向運動,無法再被找到了。

高斯的研究

高斯此時發明了一種計算行星和彗星軌道的方法,用這種方法隻需要幾個位置點就可以計算出一顆天體的軌道。高斯讀了皮亞齊的發現後就將這顆天體的位置計算出來送往哥達。奧伯斯于1801年12月31日晚重新發現了這顆星。後來它獲得了谷神星這個名字。1802年奧伯斯又發現了另一顆天體,他將它命名為智神星。1803年婚神星,1807年灶神星被發現。一直到1845年第五顆小行星義神星才被發現,但此後許多小行星被很快地發現了。到1890年為止已有約300顆已知的小行星了。

攝影術進入天文學

1890年攝影術進入天文學,為天文學的發展給予了巨大的推動。此前要發現一顆小行星天文學家必須長時間記錄每顆可疑的星的位置,比較它們與周圍星位置之間的變化。但在攝影底片上一顆相對于恆星運動的小行星在底片上拉出一條線,很容易就可以被確定。而且隨著底片的感光度的增強它們很快就比人眼要靈敏,即使比較暗的小行星也可以被發現。攝影術的引入使得被發現的小行星的數量成長巨大。1990年電荷藕合元件攝影的技術被引入,加上電腦分析電子攝影的技術的完善使得更多的小行星在很短的時間裏被發現。今天已知的小行星的數量約達22萬。

小行星

一顆小行星的軌道被確定後,天文學家可以根據對它的亮度和反照率的分析來估計它的大小。為了分析一顆小行星的反照率一般天文學家既使用可見光也使用紅外線的測量。但這個方法還是比較不可靠的,因為每顆小行星的表面結構和成分都可能不同,因此對反照率的分析的錯誤往往比較大。

比較精確的資料可以使用雷達觀測來取得。天文學家使用射電望遠鏡作為高功率的發生器向小行星投射強無線電波。通過測量反射波到達的速度可以計算出小行星的距離。對其它資料(衍射資料)的分析可以推導出小行星的形狀和大小。此外,觀測小行星掩星也可以比較精確地推算小行星的大小。

小行星的研究

在進入太空旅行的年代之前,小行星即使在最大的望遠鏡下也隻是一個針尖大小的光點,因此它們的形狀和地形仍然是未知的奧秘。

小行星

1971年水手9號拍攝到的傅博斯和戴摩斯照片,這是第一次獲得小行星的特寫鏡頭,這兩個小天體雖然都是火星的衛星,但可能都是被火星捕獲的小行星。這些圖像顯示出多數的小行星不規則、像馬鈴薯的形狀。之後的航海家計畫計畫從氣體巨星獲得了更多小衛星的影像。

1991 年以前,人們都是通過地面觀測以獲得小行星的資料。

1991年,前往木星的太空船伽利略號飛掠過的951 蓋斯普拉(Gaspra),拍攝到第一張真正的小行星特寫鏡頭,1993年,伽利略號飛掠過243 艾女星和他的衛星載克太(Dactyl)。

1997年,第一個專門探測小行星的太空計畫是會合-舒梅克號,在前往433 愛神星的途中,拍攝了253 瑪秀德(Mathilde),在完成了軌道環繞探測之後,在2001年成功的降落在愛神星上。

1997年 6月27日,NEAR 探測器與 253 Mathilde 小行星擦肩而過。這次難得的機會使得科學家們第一次能夠近距離地觀察這顆富含碳的 C 型小行星。由于 NEAR 探測器並不是專用對其進行考察的,這次訪問成為至今對它進行的唯一的一次訪問。NEAR是用于在 1999年 1 月對 Eros 小行星進行考察的。

1999年,深空1號拜訪了9969 布雷爾(Braille)

2002星塵號拜訪了安妮法蘭克(Annefrank)。

2005年9月,本的太空船隼鳥號抵達25143 系川做了詳細的探測,並且可能攜帶回一些樣品回地球。隼鳥號的任務曾遭遇到一些困難,包括三個導輪壞了兩個,使它很難維持對向太陽的方向來收集太陽能。

接下來的小行星探測計畫是歐洲空間局的羅塞塔號(已于2004年發射升空),預計在2008年和2010年分探測2867 Šteins和21 魯特西亞。

2007年美國國家航空航天局發射了黎明號太空船,將要在2011至2015年間環繞谷神星和灶神星,還可能延長任務去探測智神星。

地面觀察

天文學家們已經對不少小行星作了地面觀察。一些知名的小行星有 Toutais、Castalia、Vesta 和 Geographos 等。對于小行星 Toutatis、Castalia 和Geographos,天文學家是在它們接近太陽時,在地面通過射電觀察研究它們的。Vesta 小行星是由哈勃太空望遠鏡發現的。

形成原因

一開始天文學家以為小行星是一顆在火星和木星之間的行星破裂而成的,但小行星帶內的所有小行星的全部質量比月球的質量還要小。今天天文學家認為小行星是太陽系形成過程中沒有形成行星的殘留物質。木星在太陽系形成時的質量成長最快,它防止在今天小行星帶地區另一顆行星的形成。小行星帶地區的小行星的軌道受到木星的幹擾,它們不斷碰撞和破碎。其它的物質被逐出它們的軌道與其它行星相撞。大的

小行星

小行星在形成後由于鋁的放射性同位素26Al(和可能鐵的放射性同位素60Fe)的衰變而變熱。重的元素如鎳和鐵在這種情況下向小行星的內部下沉,輕的元素如矽則上浮。這樣一來就造成了小行星內部物質的分離。在此後的碰撞和破裂後所產生的新的小行星的構成因此也不同。有些這些碎片後來落到地球上成為隕石

星體結構

通過光譜分析所得到的資料可以證明小行星的表面組成很不一樣。按其光譜的特徵小行星被分幾類:

C-小行星:這種小行星佔所有小行星的75%,因此是數量最多的小行星。C-小行星的表面含碳,反照率非常低,隻有0.05左右。一般認為C-小行星的構成與碳質球粒隕石(一種石隕石)的構成一樣。一般C-小行星多分布于小行星帶的外層。

小行星

S-小行星:這種小行星佔所有小行星的17%,是數量第二多的小行星。S-小行星一般分布于小行星帶的內層。S-小行星的反照率比較高,在0.15到0.25之間。它們的構成與普通球粒隕石類似。這類隕石一般由矽化物組成。

M-小行星:剩下的小行星中大多數屬于這一類。這些小行星可能是過去比較大的小行星的金屬核。它們的反照率與S-小行星的類似。它們的構成可能與鎳-鐵隕石類似。

E-小行星:這類小行星的表面主要由頑火輝石構成,它們的反照率比較高,一般在0.4以上。它們的構成可能與頑火輝石球粒隕石(另一類石隕石)相似。

V-小行星:這類非常稀有的小行星的組成與S-小行星差不多,唯一的不同是它們含有比較多的輝石。天文學家懷疑這類小行星是從灶神星的上層矽化物中分離出來的。灶神星的表面有一個非常大的環形山,可能在它形成的過程中V-小行星誕生了。

地球上偶爾會找到一種十分罕見的石隕石,HED-非球粒隕石,它們的組成可能與V-小行星相似,它們可能也來自灶神星。

G-小行星:它們可以被看做是C-小行星的一種。它們的光譜非常類似,但在紫外線部分G-小行星有不同的吸收線。

B-小行星:它們與C-小行星和G-小行星相似,但紫外線的光譜不同。

F-小行星:也是C-小行星的一種。它們在紫外線部分的光譜不同,而且缺乏水的吸收線。

P-小行星:這類小行星的反照率非常低,而且其光譜主要在紅色部分。它們可能是由含碳的矽化物組成的。它們一般分布在小行星帶的極外層。

D-小行星:這類小行星與P-小行星類似,反照率非常低,光譜偏紅。

R-小行星:這類小行星與V-小行星類似,它們的光譜說明它們含較多的輝石和橄欖石。

A-小行星:這類小行星含很多橄欖石,它們,主要分布在小行星帶的內層。

T-小行星:這類小行星也分布在小行星帶的內層。它們的光譜比較紅暗,但與P-小行星和R-小行星不同。

過去人們以為小行星是一整塊完整單一的石頭,但小行星的密度比石頭低,而且它們表面上巨大的環形山說明比較大的小行星的組織比較松散。它們更象由重力組合在一起的巨大的碎石堆。這樣松散的物體在大的撞擊下不會碎裂,而可以將撞擊的能量吸收過來。完整單一的物體在大的撞擊下會被沖擊波擊碎。此外大的小行星的自轉速度很慢。假如它們的自轉速度高的話,它們可能會被離心力解體。今天天文學家一般認為大于200米的小行星主要是由這樣的碎石堆組成的。而部分較小的碎片更成為一些小行星的衛星,例如:小行星87便擁有兩顆衛星。

相關介紹

在進入太空旅行的年代之前,小行星即使在最大的望遠鏡下也隻是一個針尖大小的光點,因此它們的形狀和地形仍然是未知的奧秘。

第一次獲得小行星的特寫鏡頭是1971年水手9號拍攝到的傅博斯和戴摩斯照片,這兩個小天體雖然都是火星的衛星,但可能都是被火星捕獲的小行星。這些圖像顯示出多數的小行星不規則、像馬鈴薯的形狀。之後的航海家計畫計畫從氣體巨星獲得了更多小衛星的影像。

第一張真正的小行星特寫鏡頭是由前往木星的太空船伽利略號在1991年飛掠過的951 蓋斯普拉(Gaspra),然後是1993年的243 艾女星和他的衛星載克太(Dactyl)。

第一個專門探測小行星的太空計畫是會合-舒梅克號,他在前往433 愛神星的途中,于1997年拍攝了253 瑪秀德(Mathilde),在完成了軌道環繞探測之後,在2001年成功的降落在愛神星上。

曾經被太空船在其他目地的航程中簡略拜訪過的小行星還有9969 布雷爾(Braille)(深空1號于1999年)和安妮法蘭克(Annefrank)(星塵號于2002年)。, 在2005年9月,日本的太空船隼鳥號抵達25143 系川做了詳細的探測,並且可能攜帶回一些樣品回地球。隼鳥號的任務曾遭遇到一些困難,包括三個導輪壞了兩個,使他很難維持對向太陽的方向來收集太陽能。接下來的小行星探測計畫是歐洲空間局的羅塞塔號(已于2004年發射升空),預計在2008年和2010年分探測2867 Šteins和21 魯特西亞。

在2007年美國國家航空航天局發射了黎明號太空船,將要在2011至2015年間環繞谷神星和灶神星,還可能延長任務去探測智神星。

小行星已經被建議做為未來的地球資源來使用,做為罕見原料的採礦場,或是太空休憩站的修建材料。從地球發射是很笨重和昂貴的材料,未來或許能直接從設在小行星上的太空工廠直接製造和開採。

小行星帶的小行星

約90%已知的小行星的軌道位于小行星帶中。小行星帶是一個相當寬的位于火星和木星之間的地帶。谷神星、智神星等首先被發現的小行星都是小行星帶內的小行星。

火星軌道內的小行星

火星軌道內的小行星總的來說分三群:

阿莫爾型小行星群:這一類小行星穿越火星軌道並來到地球軌道附近。其代表性的小行星是1898年發現的小行星433,這顆小行星可以到達離地球0.15天文單位的距離。1900年和1931年小行星433來到地球附近時天文學家用這個機會來確定太陽系的大小。1911年發現的小行星719後來又失蹤了,一直到2000年它才重新被發現。這個小行星組的命名星小行星1221阿莫爾的軌道位于離太陽1.08到2.76天文單位,這是這個群相當典型的一個軌道。

阿波羅小行星群:這個小行星群的小行星的軌道位于火星和地球之間。這個組中一些小行星的軌道的偏心率非常高,它們的近日點一直到達金星軌道內。這個群典型的小行星軌道有1932年發現的小行星1862阿波羅,它的軌道在0.65到2.29天文單位之間。小行星69230在僅1.5月球距離處飛略地球

阿登型小行星群:這個群的小行星的軌道一般在地球軌道以內。其命名星是1976年發現的小行星2062阿登。有些這個組的小行星的偏心率比較高,它們可能從地球軌道內與地球軌道向交。

這些小行星被統稱為近地小行星。近年來對這些小行星的研究被加深,因為它們至少理論上有可能與地球相撞。比較有成績的項目有林肯近地小行星研究計畫(LINEAR)、近地小行星追蹤(NEAT)和洛維爾天文台近地天體搜尋計畫(LONEOS)等。

在其它軌道上小行星

在其它行星的軌道上運行的小行星

在其它行星軌道的拉格朗日點上運行的小行星被稱為特洛伊小行星。最早被發現的特洛伊小行星是在木星軌道上的小行星,它們中有些在木星前,有些在木星後運行。有代表性的木星特洛伊小行星有小行星588和小行星1172。1990年第一顆火星特洛伊小行星小行星5261被發現,此後還有其它四顆火星特洛伊小行星被發現。

土星和天王星之間的小行星

土星和天王星之間的小行星有一群被稱為半人馬小行星群的小行星,它們的偏心率都相當大。最早被發現的半人馬小行星群的小行星是小行星2060。估計這些小行星是從柯伊伯帶中受到其它大行星的引力幹擾而落入一個不穩定的軌道中的。

柯伊伯帶帶的小行星

全稱為艾吉沃斯-柯伊伯帶(英語:Edgeworth-Kuiper belt;EKB,一般簡稱作柯伊伯帶,或譯作古柏帶、庫柏帶等) 黃色點環為柯伊伯帶(Kuiper Belt)

外海王星天體及類似天體:半人馬小行星

小行星

外海王星天體

柯伊伯帶

類QB1天體

類冥天體

2:1共振天體

黃道離散天體

歐特雲 Oort

海王星以外的小行星屬于柯伊伯帶,在這裏天文學家們發現了最大的小行星如小行星50000等。

水星軌道內的小行星(水內小行星)

雖然一直有人猜測水星軌道內也第二街有一個小行星群,但至今為止這個猜測未能被證實。

[行成]有一些近地小行星離距離地球很近,它們本來是一些小隕石但經過地球被引力吸住了,這是近地小行星.

小行星對地球的威脅

近日,位于夏威夷的哈雷阿克拉休眠火山頂部的PS1望遠鏡開始全天候運行,這部望遠鏡擁有世界上最大的數碼攝像機,每天能夠拍攝數百張高清照片,為威脅地球的小行星發布通緝令了。

近地小行星

要說可能撞上地球的小行星,恐怕就要談談近地小行星了。

何為近地小行星

近地小行星指的是軌道與地球軌道相交的小行星。目前已知直徑4公裏的近地小行星有數百個,除此之外,可能還存在成千上萬個直徑大于1公裏的近地小行星。

據天文學家測算,這些近地小行星可能已經在自己的軌道上運行了1000萬至1億年,而它們最終的命運不是與內行星(水星和金星的繞日運行軌道在地球軌道以內,稱內行星)碰撞,就是在接近行星時被彈出太陽系。

小行星的大威脅

近地小行星究竟距地球有多近呢?20世紀30年代,近地小行星頻繁造訪地球。1936年2月7日,小行星阿多尼斯星在距地球220萬公裏的地方掠過地球。1937年10月30日,“赫米斯”星更是嚇了人們一大跳,它跑到地球身旁的70萬公裏處。

幾十萬公裏在普通人看來可能遙不可及,但在天文學家眼裏卻是近在咫尺。如果這些小行星在運行中“遭遇”什麽“不幸”(如受地心引力作用),弄不好就會撞上地球。

天文學家認為,盡管有些小行星軌道並不與地球軌道完全重合,有一定的傾角,但由于小行星在大行星的攝動下,軌道會和地球軌道相交,與地球相撞也就並非聳人聽聞。

面對來自近地小行星的威脅,各國紛紛採取密切的監視與追蹤措施,但還是有小行星成為漏網之魚。2002年6月6日,一顆直徑約10米的天體撞擊地中海。該天體在大氣層中引爆燃燒,釋放出的能量大約相當于2.6萬噸三硝基甲苯(黃色炸葯),與中型核武器爆炸釋放的能量相當。而當時印巴正處于核戰邊緣,如果這顆小行星撞擊在該區域,後果不堪構想。

恐龍滅絕碰撞說

小行星碰撞說認為:大約在6500萬年前,一顆寬10公裏的小行星與地球相撞,猛烈的碰撞卷起了大量的塵埃,使地球大氣中充滿了灰塵並聚集成塵埃雲,厚厚的塵埃雲籠罩了整個地球上空,擋住了陽光,使地球成為“暗無天日”的世界,這種情況持續了幾十年。缺少了陽光,植物賴以生存的光合作用被破壞了,大批的植物相繼枯萎而死,身軀龐大的食草恐龍每天要消耗幾百幾千千克植物,它們根本無法適應這種突發事件引起的生活環境的變異,隻有在飢餓的折磨下絕望地倒下;以食草恐龍為食源的食肉

恐龍也相繼死去。1991年美國科學家用放射性同位素方法,測得墨西哥灣尤卡坦半島的大隕石坑(直徑約180千米)的年齡約為6505.18萬年。從發現的地表隕石坑來看,每百萬年有可能發生三次直徑為500米的小行星撞擊地球的事件。更大的小行星撞擊地球的概率就更小了。

行星撞地球的概率

有了如此縝密的觀測,小行星撞上地球的幾率究竟有多高呢?

地球反復受傷

歷史上曾經發生過多次小行星撞地球的事件。

有關恐龍滅絕的原因,一直眾說紛紜,現在一項重要研究稱,有確鑿證據可以證明,恐龍是在一顆小行星(大小相當于威特島)撞上地球後的幾周內全部死亡的。

6500萬年前的撞擊使大量塵埃升入大氣層,導致連續劇烈地震,北美洲發生森林大火,煙塵遮天蔽日,使半數物種走向滅亡。這次大滅絕事件還消滅了類鳥翼龍和大型海洋爬行動物,為哺乳動物成為地球上的優勢種群鋪平道路。

1908年6月30日上午7時17分,俄羅斯西伯利亞埃文基自治區發生大霹靂,這就是著名的通古斯大霹靂。爆炸威力相當于10-15百萬噸TNT炸葯,超過2150平方公裏內的6千萬棵樹焚毀倒下。

雖然這次爆炸的原因至今仍是個迷,但撞擊說還是很盛行,如隕石撞擊說、彗星撞擊說和行星撞擊說等。

概率比想象高

究竟小行星撞地球的概率有多高呢?

據天文學家研究認為,直徑大于1公裏的小行星撞擊地球的概率為每10萬年1次,但僅此一次就可能毀滅地球。而直徑接近10米的天體撞上地球的概率僅為每3000年一次。一些科學家認為,小行星撞地球的風險被嚴重低估了。

不過,據南京紫金山天文台專家根據觀測得出結論,近20年內應該不會有小行星和地球相撞。

小行星2014年可能撞地球幾率為90萬分之一

中新網2003年9月3日電英國和美國的研究部門警告說,一顆小行星可能在2014年撞擊地球,不過機率是90多萬分之一。

據英國廣播公司訊息,英國政府的近地天體研究中心說,美國的天文學家發現了一顆體積“龐大”和快速運行的小行星,它可能在2014年3月21日撞擊球。

不過科學家們估計,這顆被稱為“2003QQ47”的小行星撞擊地球的機率是909000分之一。

他們進一步指出,從陸續收集到的最新資料表明,可能發生撞擊的風險將繼續減少。

雖然這顆小行星撞擊地球的機率甚低,基于這顆小行行的體積和速度,還是值得科學家們對它進行觀察的。

這顆“大石頭”的直徑不足一英裏,而且它的體積隻是6500萬年前據信導致恐龍絕種的一顆小行星的十分之一。

不過,它的速度是每秒鍾20英裏,每分鍾的速度高達120英裏。由于速度快速,如果撞擊地球,它能夠在地球上造成災難性的影響。

美國的天文學家將在未來兩個月密切觀察“2003QQ47”小行星的動態。

藝術家眼中的小行星撞地球情景

英國一太空研究專家曾稱一顆巨大的名為2002 NT7的小行星將于17年內撞擊地球,屆時地球上的生命將遭受毀滅性的打擊。據稱這個小行星是迄今為止所探測到對地球威脅的最大的物體,它的直徑約兩公裏,預料撞擊速度達每秒28公裏,無論撞落在地球五大洲的任何一地,都足以摧毀整個洲塊,並造成全球性的氣候劇變。

發布聯合通緝令

面對可能發生的小行星撞擊事件,各國天文學家高度重視,並且向這些淘氣鬼發出了通緝令。

最大攝像機預警

本次美國啓用的PS1天文望遠鏡,負責測繪地球附近直徑300米到1公裏的小行星。300米的小行星如果撞擊地球上的居住區,將造成重大區域性破壞,如果是1公裏的小行星就會造成全球災難。

小行星

現在PS1每隔30秒就會對36個月球大小的天空範圍拍攝一張1400兆像素的照片,每天夜裏收集的資料足以裝滿1000張DVD,而每張照片都可以列印成一張足以覆蓋半個籃球場的300-dpi圖片。

雖然還未發現企圖撞擊地球的小行星,但天文學家通過PS1望遠鏡在一個月裏發現的天文爆炸現象(如超新星爆發)比整個天文界在一年中發現的還要多。

觀測預警已進行

其實,各國天文學家一直沒有放棄對近地小行星的密切觀察。

2001年,英國宣布建設新的研究中心,專門研究近地小行星和彗星等天體與地球相撞的幾率,以便為公眾提供準確客觀的信息。該中心的任務包括:提供近地天體的數量和位置的資訊,評估它們撞上地球、造成災害的幾率等。

2009年,美國宇航局就發射了一部新望遠鏡,用于搜尋宇宙中尚未被發現的天體,其中包括可能對地球構成威脅的小行星和彗星。這架望遠鏡名為“廣域紅外探測器”(簡稱WISE),將利用紅外照相機探測“哈勃”等其它在軌望遠鏡可能錯過的發光、發熱天體。

去年,俄羅斯發現有一顆小行星可能撞上地球,政府更考慮向太空發射一種特殊的航天器,將其撞離軌道,俄羅斯還準備邀請美國、歐洲和中國的航天機構共同參加這次“拯救地球計畫”。

中國在觀測預警方面也是投入巨資,中科院紫金山天文台就建設了一台近地天體探測望遠鏡,是目前中國第一台專門用于搜尋近地小行星殺手的望遠鏡,其觀測能力居全國第一,世界第五。天文台專家借著這雙“慧眼”,已經發現了近800顆小行星並且獲得了國際臨時編號。

本世紀面臨大沖撞

目前有近700個近地小行星被列入危險名單,在這其中,讓很多天文專家關註的,是一顆叫做“阿波非斯”的近地小行星。

“阿波非斯”2036年撞地球?

“阿波非斯”2029年撞上地球的危險雖然已被排除,但2036年仍然存在著與地球發生碰撞的可能性,雖然其中還存在著變數,但萬一碰撞後果不堪構想。

科學家通過阿雷西波天文望遠鏡,對“阿波非斯”的運行軌道進行了精確推算,預測2036年其撞地的概率是百萬分之四,2068年撞地的概率是三十三萬分之一。在天文學上,這絕對屬于非常高的概率。

隻不過“阿波非斯”神出鬼沒,能夠觀測的時間非常有限,一般兩到三年,它才會出現在我們的視野中,時間也隻有一到兩個晚上。

還有高危行星現身

“阿波非斯”危險性已經很高,另一顆代號為2000SG344的小行星很可能在2071年撞擊地球,它與地球“碰面”的可能性約為千分之一,撞擊能量相當于100顆廣島核子彈。

這顆小行星的確是迄今為止人類發現的最危險的小行星。它的運行軌道與地球極為近似,繞太陽公轉一周的時間為354天(地球周期為365天)。這顆小行星的轉向是與地球一致的,雖然不會“迎頭相撞”,卻有可能在2071年軌道重合。

國際天文學界對這顆小行星還不甚了解,隻是從它的亮度判斷其直徑大約為30到70米,這種判斷的前提條件是它必須是一個普通的小行星。但如果它是金屬物體,那麽它的體積就要小得多,不過目前觀測者還“看不清”它的物質結構,所以對其是否會跟地球打遭遇戰,還很難說。

面對碰撞有辦法

面對小行星對地球安全的威脅,我們是否束手無策呢?

紫金山天文台的專家表示,雖然小行星撞擊威力與大地震、嚴重氣象災害等不相上下,但它是人類可能避免的重大自然災害。

首先,危險小行星處于天文專家監控下,能夠精確預測小行星的飛行軌道。在撞擊即將到來時,也可以用相應的方法改變小行星軌道。

具體方案有幾種。首先就是用機械力改變軌道,即發射人造天體到太空後,把它調整到和小行星平行,並使兩者的相對速度為零,然後用機械力推小行星一下,它就會改變軌道了。

其次還可以用改變顏色的方式以改變小行星軌道。如果原來小行星是灰的,可以將它變成純黑,物體的顏色可決定吸收熱量的多少,軌道也會隨之改變了。

再次,爆炸法也可以實現小行星軌道的改變。對于組成元素是鐵質的、結構結實的行星,可以利用飛彈或是核裝置對其進行攻擊,理想的狀態是將它炸成一分為二的兩部分,這樣質量就發生了變化,軌道也就跟著變了。

最後就是通過給小行星安“太陽帆”,即在小行星體表面上安裝一台大型火箭發動機,或者一個“太陽帆”,把行星從地球的軌道上推開。

小行星命名

台北時間2015年4月9日訊息,據NASA公布的訊息顯示,第41981號小行星已經被命名為“姚貝娜”(Yaobeina),這顆小行星由香港天文愛好者楊光宇在2000年12月28日發現。

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