千奇百怪的小行星

宋媛媛

誰發(fā)現(xiàn)了小行星

小行星的質(zhì)量和體積比行星小得多，在地球上我們很難用肉眼看到它們。所以在天文望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以前，人類是不知道有小行星存在的。那么小行星是如何被發(fā)現(xiàn)的呢？大約在250 多年前，天王星、海王星還沒有被發(fā)現(xiàn)的時候，德國有一位叫提丟斯的天文學(xué)家在研究太陽系六顆行星與太陽的距離時，發(fā)現(xiàn)了一條簡單有趣的規(guī)則：取一組數(shù)列n=0，3，6，12，24，48，96……然后將每個數(shù)字加上4再除以10，就能近似得到行星與太陽的平均距離a，用公式表示為：a=（n+4）/10，這個近似得到的距離和行星到太陽的實際距離非常接近。

到了1772年，德國柏林天文臺臺長波德將這個規(guī)則引用到自己的書中出版，被更多人所知，后來人們將這個公式稱為“提丟斯-波德”定則。按照這個定則的規(guī)律，在火星與木星之間，距離太陽2.8AU處應(yīng)該有一顆行星才對，但實際上這顆行星似乎并不存在。“提丟斯-波德”定則的提出并沒有引起很大的關(guān)注，直到1781年英國天文學(xué)家威廉·赫歇爾發(fā)現(xiàn)了天王星！赫歇爾通過計算得出了天王星到太陽的距離，這時候人們重新想起了“提丟斯-波德”定則，并把天王星引入定則之中，結(jié)果人們發(fā)現(xiàn)這一定則再次被印證。

如果定則成立，那在2.8AU處可能真的存在一顆“幽靈行星”！一時間歐洲各地的天文學(xué)家充滿熱情地開始搜尋這顆“幽靈行星”。到了1801年元旦，意大利天文學(xué)家皮亞齊發(fā)現(xiàn)了一顆星圖上沒有出現(xiàn)過的行星，通過連續(xù)多次的觀測，皮亞齊記錄了這顆行星在恒星之間的移動路徑，他排除了彗星，指出這個天體很可能就是大家要尋找的“幽靈行星”。數(shù)學(xué)家高斯根據(jù)觀測數(shù)據(jù)計算出它的軌道確實位于火星和木星之間，距離太陽約2.77AU，與“提丟斯-波德”定則的預(yù)測值非常接近。皮亞齊將它取名為谷神星（Ceres），即羅馬神話中的農(nóng)業(yè)女神。

不過谷神星雖然位于木星和火星之間，但是它的直徑只有約1000千米，不到月球直徑的四分之一，比衛(wèi)星還要小，把它稱為行星實在有些勉強(qiáng)，所以天文學(xué)家們稱它為“小行星”。

谷神星雖然被發(fā)現(xiàn)了，但是小得令人有些失望。隨后天文學(xué)家們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了很多小行星：1802年智神星（直徑522千米）被發(fā)現(xiàn)，1804年婚神星（直徑265千米）被發(fā)現(xiàn)，1807年灶神星（直徑525千米）被發(fā)現(xiàn)，1845年義神星被發(fā)現(xiàn)……直至1890年，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)大約300顆小行星！隨著天文觀測技術(shù)的不斷發(fā)展，海王星、冥王星相繼被發(fā)現(xiàn)，不過在它們身上，“提丟斯-波德”定則失效了。2006年，個頭兒最大的球形小行星——谷神星被升級為矮行星，不再屬于小行星家族，同時個頭兒不夠大的冥王星從行星被降級為矮行星，和谷神星歸到了一類。

小行星在哪里

天文學(xué)家們不斷發(fā)現(xiàn)新的小行星，同時也注意到小行星不僅僅只存在于火星和木星之間，在火星軌道內(nèi)側(cè)、木星軌道附近甚至海王星軌道附近也有小行星的存在。天文學(xué)家們根據(jù)小行星軌道的位置把它們分類為：主帶小行星、近地小行星、特洛伊小行星、柯伊伯帶小行星、半人馬小行星。

主帶小行星

迄今為止，我們發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)量龐大，90%都位于木星和火星之間巨大的空曠地帶，形成了小行星帶，這里的小行星也叫主帶小行星。天文學(xué)家們找不到那顆“幽靈”大行星，卻找到了小行星帶，那么，會不會這里的小行星其實是一顆或幾顆較大行星撞擊分裂的殘骸呢？目前，已經(jīng)有一些觀測證據(jù)證明了這種說法的合理性。不過，也有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)有一些小行星是由早期太陽系中沒能形成行星的殘留物質(zhì)組成的，這些“殘留物質(zhì)”對科學(xué)家們來說就是研究太陽系演化的重要“標(biāo)本”。此外，關(guān)于主帶小行星的形成還有很多可能的原因。

主帶小行星大小不一，直徑100千米以上的小行星只有200多顆，直徑在1千米以上的大約有70萬到170萬顆，還有的小行星小如塵埃。在小行星帶內(nèi)最大的天體當(dāng)數(shù)矮行星家族中的谷神星了，它的質(zhì)量占了小行星帶總質(zhì)量的1/3，除了谷神星，小行星中的“大個子”就要數(shù)智神星、婚神星和灶神星了。小行星帶內(nèi)雖然有無數(shù)顆小行星，但其實這片區(qū)域相當(dāng)廣闊，并沒有想象中那么“擁擠”，目前已經(jīng)有多個探測器平安地穿越小行星帶且沒有被撞擊。

小行星撞擊地球想象圖

近地小行星

絕大多數(shù)小行星都在小行星帶內(nèi)繞太陽運行，也有些小行星受引力等其他因素的影響，“跑”到了地球附近，它們的公轉(zhuǎn)軌道與地球公轉(zhuǎn)軌道相距較近，被稱為近地小行星。近地小行星與地球有相撞的可能，對我們來說存在潛在的威脅?？纯丛虑蛏峡涌油萃?、大大小小的環(huán)形山，大部分都是小行星的“功勞”。目前，科學(xué)界普遍認(rèn)為是一顆小行星撞擊地球，導(dǎo)致了恐龍滅絕，而這顆小行星的直徑只有10千米！如果再次發(fā)生這樣的撞擊事件，人類的生活也可能會被顛覆。

正因如此，天文學(xué)家們一直關(guān)注著近地小行星。根據(jù)國際小行星中心的數(shù)據(jù)，截至2020年2月，已發(fā)現(xiàn)的近地小行星有22268顆，其中直徑在1千米以上的有906顆，存在潛在風(fēng)險的有2073顆。不過，現(xiàn)代的技術(shù)已經(jīng)能夠預(yù)測小行星的軌道，甚至提前采取措施改變它的軌道避免撞擊事件的發(fā)生。

其他小行星

特洛伊小行星是與木星共用軌道、一起圍繞太陽運行的小行星。在海王星軌道外側(cè)的柯伊伯帶內(nèi)可能存在著大量的小行星，成為柯伊伯帶小行星，它們可能是在太陽系早期演化過程中從木星附近被拋出來的。此外，還有些散落在木星和海王星軌道之間、沒有穩(wěn)定軌道的小行星，被稱為半人馬小行星。

如何給小行星命名

很多小行星的名字耳熟能詳，比如以演藝明星來命名的周杰倫星、古天樂星、劉德華星等，還有以重要事件命名的北京奧運小行星等，那么小行星真的可以被隨意命名嗎？它的命名規(guī)則是怎樣的呢？

早期發(fā)現(xiàn)的小行星都是以希臘和羅馬神話人物命名的，比如婚神星、智神星等，然而隨著小行星不斷被發(fā)現(xiàn)，這些神話人物的名字已被用光，后來的發(fā)現(xiàn)者就以科學(xué)家、歷史人物、城市等來給小行星命名。

小行星的命名、統(tǒng)計等工作由國際天文學(xué)聯(lián)合會下屬的小行星中心負(fù)責(zé)，一顆小行星被發(fā)現(xiàn)后需要一定周期的驗證，這個周期可能需要幾年時間，這時候小行星會有一個臨時編號，一旦小行星經(jīng)過觀測確認(rèn)了準(zhǔn)確的軌道后，就能獲得一個永久編號（從1開始編號，依此類推），并發(fā)布通報，在通報發(fā)布后的10年內(nèi)，最早發(fā)現(xiàn)小行星并計算出軌道的發(fā)現(xiàn)者，可以對其進(jìn)行命名。當(dāng)然，最終名稱還需要國際天文學(xué)聯(lián)合會來確認(rèn)并公布。例如永久編號為257248的小行星，臨時編號為2009FA19，它最終被命名為“周杰倫星”。

1125 China

嫦娥二號拍攝的小行星——4179 Toutatis

1928年，中國天文學(xué)家張鈺哲在美國觀測發(fā)現(xiàn)的第1125號小行星被命名為“中華（China）”。他是第一個發(fā)現(xiàn)小行星的中國人。隨著中國天文事業(yè)的發(fā)展，越來越多的小行星被中國的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，還有少部分由天文愛好者發(fā)現(xiàn)。小行星的命名出現(xiàn)了越來越多的中國元素，如：孔子、張衡等歷史人物，南仁東、巴金等科學(xué)家、文學(xué)家，還有全國各地的省市也都有與自己同名的小行星。

小行星不僅對研究太陽系的演化有重要意義，而且小行星上還有很多稀缺的礦物資源，科學(xué)家們正在想辦法開發(fā)利用它們。多個國家都對小行星開展過探測活動，日本的隼鳥號探測器更是完成了對小行星的著陸采樣并成功返回。2012年，中國的嫦娥二號衛(wèi)星在完成探月任務(wù)后，到達(dá)小行星Toutatis（編號4179）上空，對其進(jìn)行了近距離探測。相信未來人類在小行星領(lǐng)域還會有更多新的發(fā)現(xiàn)。