小行星(环绕太阳运动的小天体)

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小行星(asteroid)是太阳系内类似行星环绕太阳运动,但体积和质量比行星小得多的天体。太阳系中大部分小行星的运行轨道在火星和木星之间,称为小行星带。另外在海王星以外也分布有小行星,这片地带称为柯伊伯带(Kuiper Belt)。
中文名
小行星
外文名
minor planet;asteroid
含    义
体积和质量比行星小得多的天体
最初发现
1801年1月,Giuseppe Piazzi
已发现
约70万颗小行星
学    科
天文学太阳系

小行星历史沿革

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小行星猜测理论

1760年有人猜测太阳系内的行星离太阳的距离构成一个简单的数字系列。按这个系列在火星和木星之间有一个空隙,这两颗行星之间也应该有一颗行星。18世纪末有许多人开始寻找这颗未被发现的行星。著名的提丢斯-波得定则就是其中一例。当时欧洲的天文学家们组织了世界上第一次国际性的科研项目,在哥达天文台的领导下全天被分为24个区,欧洲的天文学家们系统地在这24个区内搜索这颗被称为“幽灵”的行星。但这个项目没有任何成果。

小行星最早发现

小行星的发现同提丢斯- 波得定则的提出有密切联系,根据该定则,在距太阳距离为2.8 天文单位处应有一颗行星,1801年元旦皮亚奇果真在该处发现了第一颗小行星谷神星。
1801年1月1日晚上,朱塞普·皮亚齐在西西里岛上巴勒莫的天文台内在金牛座里发现了一颗在星图上找不到的星。起初他认为这不会又是一颗彗星。但当它的运行轨道被测定后,却发现它不是彗星,而更像是一颗小型的行星。Piazzi称它为Ceres(刻瑞斯,谷类和耕作女神,是西西里岛的谷粒美人),又名谷神星。在随后的几年中同谷神星轨道相近的智神星,婚神星,灶神星相继被发现。天文照相术的引进和闪视比较仪的使用,使得小行星的的年发现率大增。皮亚齐本人并没有参加寻找“幽灵”的项目,但他听说了这个项目,他怀疑他找到了“幽灵”,因此他在此后数日内继续观察这颗星。他将他的发现报告给哥达天文台,但一开始他称他找到了一颗彗星。此后皮亚齐生病了,无法继续他的观察。而他的发现报告用了很长时间才到达哥达,此时那颗星已经向太阳方向运动,无法再被找到了。
到了十九世纪来已发现了几百颗.至今已发现了7000多颗小行星,这个数字仍以每年几百颗的速度增长。毫无疑问,必定还有成千上百的小行星由于太小而无法在地球上观察到。就现在已知的,有26颗小行星的直径大于200千米。对这些可见的小行星的观测数据已基本完成,就我们所知,大约99%的小行星的直径小于100千米。对那些直径在10到100千米之间的小行星的编录工作已完成了一半。但我们知道还有一些更小的,或许存在着近百万颗直径为1千米左右的小行星。所有小行星的质量之和比月球的质量还小。

小行星高斯研究

高斯此时发明了一种计算行星和彗星轨道的方法,用这种方法只需要几个位置点就可以计算出一颗天体的轨道。高斯读了皮亚齐的发现后就将这颗天体的位置计算出来送往哥达。奥伯斯于1801年12月31日晚重新发现了这颗星。后来它获得了谷神星这个名字。1802年奥伯斯又发现了另一颗天体,他将它命名为智神星。1803年婚神星,1807年灶神星被发现。一直到1845年第五颗小行星义神星才被发现,但此后许多小行星被很快地发现了。到1890年为止已有约300颗已知的小行星了。

小行星摄影技术

1890年摄影术进入天文学,
小行星 小行星
为天文学的发展给予了巨大的推动。此前要发现一颗小行星天文学家必须长时间记录每颗可疑的星的位置,比较它们与周围星位置之间的变化。但在摄影底片上一颗相对于恒星运动的小行星在底片上拉出一条线,很容易就可以被确定。而且随着底片的感光度的增强它们很快就比人眼要灵敏,即使比较暗的小行星也可以被发现。摄影术的引入使得被发现的小行星的数量增长巨大。1990年电荷藕合元件摄影的技术被引入,加上计算机分析电子摄影的技术的完善使得更多的小行星在很短的时间里被发现。今天已知的小行星的数量约达22万。
一颗小行星的轨道被确定后,天文学家可以根据对它的亮度和反照率的分析来估计它的大小。为了分析一颗小行星的反照率一般天文学家既使用可见光也使用红外线的测量。但这个方法还是比较不可靠的,因为每颗小行星的表面结构和成分都可能不同,因此对反照率的分析的错误往往比较大。
比较精确的数据可以使用雷达观测来取得。天文学家使用射电望远镜作为高功率的发生器向小行星投射强无线电波。通过测量反射波到达的速度可以计算出小行星的距离。对其它数据(衍射数据)的分析可以推导出小行星的形状和大小。此外,观测小行星掩星也可以比较精确地推算小行星的大小。
到1940年具有永久性编号的小行星已经有1564颗。其中,德国天文学家恩克和汉森因长于轨道计算沃尔夫和赖因穆特在观测上有许多发现而贡献尤大。

小行星当代研究

非载人宇宙飞船对小行星的研究
在进入太空旅行的年代之前,小行星即使在最大的望远镜下也只是一个针尖大小的光点,因此它们的形状和地形仍然是未知的奥秘。
1971年水手9号拍摄到的傅博斯和戴摩斯照片,这是第一次获得小行星的特写镜头。
1991 年以前,人们都是通过地面观测以获得小行星的数据。
1991年,前往木星的太空船伽利略号飞掠过的951盖斯普拉(Gaspra),拍摄到第一张真正的小行星特写镜头,1993年,伽利略号飞掠过243 艾女星和他的卫星载克太(Dactyl)。
1997年,第一个专门探测小行星的太空计划是会合-舒梅克号
1997年 6月27日,
主带小行星的质量分布 主带小行星的质量分布
NEAR 探测器与 253 Mathilde 小行星擦肩而过。这次难得的机会使得科学家们第一次能够近距离地观察这颗富含碳的 C 型小行星。由于 NEAR 探测器并不是专用对其进行考察的,这次访问成为至今对它进行的唯一的一次访问。NEAR是用于在 1999年 1 月对 Eros 小行星进行考察的。
至今为止在太阳系内一共已经发现了约70万颗小行星,但这可能仅是所有小行星中的一小部分,只有少数这些小行星的直径大于100千米。
1990年代为止最大的小行星是谷神星
在1991年以前所获的小行星数据仅通过基于地面的观测。1991年10月,伽利略号木星探测器访问了951 Gaspra小行星,从而获得了第一张高分辨率的小行星照片。1993年8月,伽利略号又飞经了243 Ida小行星,使其成为第二颗被宇宙飞船访问过的小行星。Gaspra和Ida小行星都富含金属,属于S型小行星。
我们对小行星的所知很多是通过分析坠落到地球表面的太空碎石。那些与地球相撞的小行星称为流星体。当流星体高速闯进我们的大气层,其表面因与空气的摩擦产生高温而汽化,并且发出强光,这便是流星。如果流星体没有完全烧毁而落到地面,便称为陨星。
1999年,深空1号拜访了9969 布雷尔(Braille)
2002星尘号拜访了安妮法兰克(Annefrank)。
21世纪起在柯伊伯带内发现的一些小行星的直径比谷神星要大,比如2000年发现的伐楼拿(Varuna)的直径为900千米,2002年发现的夸欧尔(Quaoar)直径为1280千米,2004年发现的厄耳枯斯的直径甚至可能达到1800千米。2003年发现的塞德娜(小行星90377)位于柯伊伯带以外,其直径约为1500千米。
2005年9月,本的太空船隼鸟号抵达25143系川做了详细的探测,并且可能携带回一些样品回地球。
接下来的小行星探测计划是欧洲空间局的罗塞塔号(已于2004年发射升空),预计在2008年和2010年分探测2867 Šteins和21 鲁特西亚。
2007年美国国家航空航天局发射了黎明号太空船。

小行星地面观察

天文学家们已经对不少小行星作了地面观察。一些知名的小行星有 Toutais、Castalia、Vesta 和 Geographos 等。对于小行星 Toutatis、Castalia 和Geographos,天文学家是在它们接近太阳时,在地面通过射电观察研究它们的。Vesta 小行星是由哈勃太空望远镜发现的。

小行星形成原因

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小行星是太阳系形成后的物质残余。
小行星Toutatis 小行星Toutatis
有一种推测认为,它们可能是一颗神秘行星的残骸,这颗行星在远古时代遭遇了一次巨大的宇宙碰撞而被摧毁。但从这些小行星的特征来看,它们并不像是曾经集结在一起。如果将所有的小行星加在一起组成一个单一的天体,那它的直径只有不到 1500 公里——比月球的半径还小。
一开始天文学家以为小行星是一颗在火星和木星之间的行星破裂而成的,但小行星带内的所有小行星的全部质量比月球的质量还要小。今天天文学家认为小行星是太阳系形成过程中没有形成行星的残留物质。木星在太阳系形成时的质量增长最快,它防止在今天小行星带地区另一颗行星的形成。小行星带地区的小行星的轨道受到木星的干扰,它们不断碰撞和破碎。其它的物质被逐出它们的轨道与其它行星相撞。大的小行星在形成后由于铝的放射性同位素26Al(和可能铁的放射性同位素60Fe)的衰变而变热。重的元素如镍和铁在这种情况下向小行星的内部下沉,轻的元素如硅则上浮。这样一来就造成了小行星内部物质的分离。在此后的碰撞和破裂后所产生的新的小行星的构成因此也不同。有些这些碎片后来落到地球上成为陨石。

小行星行星范围

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小行星分布范围

小行星 小行星
小行星[1]  asteroid,minor planet planetoid
小行星是太阳系内类似行星环绕太阳运动,但体积和质量比行星小得多的天体。根据估计,小行星的数目应该有数百万,详见小行星列表,而最大型的小行星现在开始重新分类,被定义为矮行星
直径超过 240 公里的小行星约有 16 个。它们都位于地球轨道外侧到土星的轨道内侧的太空中。而绝大多数的小行星都集中在火星与木星轨道之间的小行星带。其中一些小行星的运行轨道与地球轨道相交,曾有某些小行星与地球发生过碰撞。
轨道根数作统计分析,轨道倾角在约5 度和偏心率约0.17处的小行星数目最多。柯克伍德缝是按小行星平均日心距离统计得到的最著名的分布特征。小行星数N 与平均冲日星等m 之间有统计关系logN=0.39m-3.3,小行星直径d 同绝对星等g 之间满足统计公式logd(公里)=3.7-0.2g。小行星数随直径的分布在直径约30公里附近出现间断。

小行星轨道范围

小行星带的小行星
约90%已知的小行星的轨道位于小行星带中。小行星带是一个相当宽的位于火星和木星之间的地带。谷神星、智神星等首先被发现的小行星都是小行星带内的小行星。
火星轨道内的小行星
火星轨道内的小行星总的来说分三群:
阿莫尔型小行星群:这一类小行星穿越火星轨道并来到地球轨道附近。其代表性的小行星是1898年发现的小行星433,这颗小行星可以到达离地球0.15天文单位的距离。1900年和1931年小行星433来到地球附近时天文学家用这个机会来确定太阳系的大小。1911年发现的小行星719后来又失踪了,一直到2000年它才重新被发现。这个小行星组的命名星小行星1221阿莫尔的轨道位于离太阳1.08到2.76天文单位,这是这个群相当典型的一个轨道。
阿波罗小行星群:这个小行星群的小行星的轨道位于火星和地球之间。这个组中一些小行星的轨道的偏心率非常高,它们的近日点一直到达金星轨道内。这个群典型的小行星轨道有1932年发现的小行星1862阿波罗,它的轨道在0.65到2.29天文单位之间。小行星69230在仅1.5月球距离处飞略地球。
阿登型小行星群:这个群的小行星的轨道一般在地球轨道以内。其命名星是1976年发现的小行星2062阿登。有些这个组的小行星的偏心率比较高,它们可能从地球轨道内与地球轨道向交。
这些小行星被统称为近地小行星。对这些小行星的研究被加深,因为它们至少理论上有可能与地球相撞。比较有成绩的项目有林肯近地小行星研究计划(LINEAR)、近地小行星追踪(NEAT)和洛维尔天文台近地天体搜索计划(LONEOS)等。
在其它行星的轨道上运行的小行星
在其它行星轨道的拉格朗日点上运行的小行星被称为特洛伊小行星。最早被发现的特洛伊小行星是在木星轨道上的小行星,它们中有些在木星前,有些在木星后运行。有代表性的木星特洛伊小行星有小行星588和小行星1172。1990年第一颗火星特洛伊小行星小行星5261被发现,此后还有其它四颗火星特洛伊小行星被发现。
土星和天王星之间的小行星
土星和天王星之间的小行星有一群被称为半人马小行星群的小行星,它们的偏心率都相当大。最早被发现的半人马小行星群的小行星是小行星2060。估计这些小行星是从柯伊伯带中受到其它大行星的引力干扰而落入一个不稳定的轨道中的。
柯伊伯带带的小行星
全称为艾吉沃斯-柯伊伯带(英语:Edgeworth-Kuiper belt;EKB,一般简称作柯伊伯带,或译作古柏带、库柏带等) 黄色点环为柯伊伯带(Kuiper Belt)
外海王星天体及类似天体:半人马小行星
各类小行星
各类小行星 (10张)
外海王星天体
柯伊伯带
2:1共振天体
欧特云 Oort
海王星以外的小行星属于柯伊伯带,在这里天文学家们发现了最大的小行星如小行星50000等。
水星轨道内的小行星(水内小行星
虽然一直有人猜测水星轨道内也第二街有一个小行星群,但至今为止这个猜测未能被证实。
[行成]有一些近地小行星离距离地球很近,它们本来是一些小陨石但经过地球被引力吸住了,这是近地小行星.

小行星行星特点

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小行星组成结构

经过对所有陨星的分析,
小行星 小行星
其中 92.8%的成分是二氧化硅(岩石),5.7%是铁和镍,剩余部分是这三种物质的混合物。含石量大的陨星称为陨石,含铁量大的陨星称为陨铁。因为陨石与地球岩石非常相似,所以较难辨别。根据估计,小行星的数目大概可能会有50万。最大的小行星直径也只有1000 公里左右,微型小行星则只有鹅卵石一般大小。

小行星命名方式

小行星的命名权属于发现者。
谷神星 谷神星
早期喜欢用女神的名字,后来改用人名,地名,花名乃至机构名的首字母缩写词来命名。有些小行星群和小行星特别著名,如脱罗央群阿波罗群伊卡鲁斯爱神星希达尔戈等。
由于小行星是早期太阳系的物质,科学家们对它们的成份非常感兴趣。宇宙探测器经过小行星带时发现,小行星带其实非常空旷,小行星与小行星之间分隔得非常遥远。
C-类小行星253 Mathilde小行星的名字由两个部分组成:前面的一部分是一个永久编号,后面的一部分是一个名字。每颗被证实的小行星先会获得一个永久编号,发现者可以为这颗小行星建议一个名字。这个名字要由国际天文联会批准才被正式采纳,原因是因为小行星的命名有一定的常规。因此有些小行星没有名字,尤其是在永久编号在上万的小行星。假如小行星的轨道可以足够精确地被确定后,那么它的发现就算是被证实了。在此之前,它会有一个临时编号,是由它的发现年份和两个字母组成,比如2004 DW。
第一颗小行星是皮亚齐于1801年在西西里岛上发现的,他给这颗星起名为谷神·费迪南星。前一部分是以西西里岛的保护神谷神命名的,后一部分是以那波利国王费迪南四世命名的。但国际学者们对此不满意,因此将第二部分去掉了。因此第一颗小行星的正式名称是小行星1号谷神星
小行星 小行星
此后发现的小行星都是按这个传统以罗马或希腊的神来命名的,比如智神星、灶神星、义神星等等。
但随着越来越多的小行星被发现,最后古典神的名字都用光了。因此后来的小行星以发现者的夫人的名字、历史人物或其他重要人物、城市、童话人物名字或其它神话里的神来命名。比如小行星216是按埃及女王克丽欧佩特拉命名的,小行星719阿尔伯特是按阿尔伯特·爱因斯坦命名的,小行星17744是按女演员茱迪·福斯特命名的,小行星1773是按格林童话中的一个侏儒命名的,等等。截至2007年3月6日,已计算出轨道(即获临时编号)的小行星共679,373颗(查询),获永久编号的小行星共150,106颗(查询),获命名的小行星共12,712颗。
对于一些编号是1000的倍数的小行星,习惯上以特别重要的人、物来命名。(但偶有例外)例如:
编号为1000的倍数的已命名小行星
6000 联合国
7000 居里
8000 牛顿
9000 HAL(例外)
10000 Myriostos(例外)
月球与1-10号小行星做比较 月球与1-10号小行星做比较
15000 CCD
17000 Medvedev(例外)
20000 伐楼拿
21000 百科全书
24000 Patrickdufour
31000 Rockchic
33000 陈健生
50000 夸欧尔
59000 Beiguan(北京天文馆
60000 Miminko
71000 Hughdowns(例外)
100000 Astronautica
由于永久编号已超过100,000,一些原来应付5位编号的程序便无法支援,因此出现了一些在万位采用英文字母的编号表示方法,即A=10、B=11……Z=35;a=36……z=61,在此安排下,619,999号以下的小行星仍然可以用5位表示。
与中国有关的的小行星
  
编号名称发现者命名意义
  
139九华星(Juewa)J.C. Watson第一颗在中国土地上发现的小行星
  
1125/3789中华(China)张钰哲第一颗由中国人发现的小行星
  
1802张衡(Zhang Heng)紫金山天文台第一颗以中国人名命名的小行星
  
2045北京(Peking)紫金山天文台第一颗以中国地名命名的小行星
  
3611大埔(Dabu)紫金山天文台第一颗以中国县名命名的小行星
  
2240蔡(Tsai)(蔡章献哈佛天文台第一颗以台湾人名字命名的小行星
  
8256神舟(Shenzhou)紫金山天文台第一颗以中国太空船名字命名的小行星
  
9221吴良镛国家天文台兴隆观测基地
  

  
20780陈易希星(Chanyikhei)LINEAR小组为表扬香港中学生陈易希在发明上的成就
  
23408北京奥运星紫金山天文台为纪念北京奥运会而命名的
  
32928谢家麟中科院国家天文台施密特CCD小行星项目组
  

  
41981姚贝娜星(Yaobeina)香港业余天文学家杨光宇先生[2] 
  

  
148081孙家栋星中国科学院国家天文台施密特CCD小行星项目组以国家最高科学技术奖获奖者名字命名小行星[3] 
  

  

  

  

  

  

小行星主要种类

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通过光谱分析所得到的数据可以证明小行星的表面组成很不一样。
行星带 行星带
按其光谱的特性小行星被分几类:
C-小行星:这种小行星占所有小行星的75%,因此是数量最多的小行星。C-小行星的表面含碳,反照率非常低,只有0.05左右。一般认为C-小行星的构成与碳质球粒陨石(一种石陨石)的构成一样。一般C-小行星多分布于小行星带的外层。
S-小行星:这种小行星占所有小行星的17%,是数量第二多的小行星。S-小行星一般分布于小行星带的内层。S-小行星的反照率比较高,在0.15到0.25之间。它们的构成与普通球粒陨石类似。这类陨石一般由硅化物组成。
M-小行星:剩下的小行星中大多数属于这一类。这些小行星可能是过去比较大的小行星的金属核。它们的反照率与S-小行星的类似。它们的构成可能与镍-铁陨石类似。
E-小行星:这类小行星的表面主要由顽火辉石构成,它们的反照率比较高,一般在0.4以上。它们的构成可能与顽火辉石球粒陨石(另一类石陨石)相似。
V-小行星:这类非常稀有的小行星的组成与S-小行星差不多,唯一的不同是它们含有比较多的辉石。天文学家怀疑这类小行星是从灶神星的上层硅化物中分离出来的。灶神星的表面有一个非常大的环形山,可能在它形成的过程中V-小行星诞生了。
地球上偶尔会找到一种十分罕见的石陨石,HED-非球粒陨石,它们的组成可能与V-小行星相似,它们可能也来自灶神星。
G-小行星:它们可以被看做是C-小行星的一种。它们的光谱非常类似,但在紫外线部分G-小行星有不同的吸收线。
B-小行星:它们与C-小行星和G-小行星相似,但紫外线的光谱不同。
F-小行星:也是C-小行星的一种。它们在紫外线部分的光谱不同,而且缺乏水的吸收线。
P-小行星:这类小行星的反照率非常低,而且其光谱主要在红色部分。它们可能是由含碳的硅化物组成的。它们一般分布在小行星带的极外层。
D-小行星:这类小行星与P-小行星类似,反照率非常低,光谱偏红。
R-小行星:这类小行星与V-小行星类似,它们的光谱说明它们含较多的辉石和橄榄石。
A-小行星:这类小行星含很多橄榄石,它们,主要分布在小行星带的内层。
T-小行星:这类小行星也分布在小行星带的内层。它们的光谱比较红暗,但与P-小行星和R-小行星不同。
过去人们以为小行星是一整块完整单一的石头,但小行星的密度比石头低,而且它们表面上巨大的环形山说明比较大的小行星的组织比较松散。它们更象由重力组合在一起的巨大的碎石堆。这样松散的物体在大的撞击下不会碎裂,而可以将撞击的能量吸收过来。完整单一的物体在大的撞击下会被冲击波击碎。此外大的小行星的自转速度很慢。假如它们的自转速度高的话,它们可能会被离心力解体。今天天文学家一般认为大于200米的小行星主要是由这样的碎石堆组成的。而部分较小的碎片更成为一些小行星的卫星,例如:小行星87便拥有两颗卫星。
近地小行星
近地小行星指的是轨道与地球轨道相交的小行星。已知直径4公里的近地小行星有数百个,除此之外,可能还存在成千上万个直径大于1公里的近地小行星。
据天文学家测算,这些近地小行星可能已经在自己的轨道上运行了1000万至1亿年,而它们最终的命运不是与内行星(水星和金星的绕日运行轨道在地球轨道以内,称内行星)碰撞,就是在接近行星时被弹出太阳系。
小行星的大威胁
近地小行星究竟距地球有多近呢?20世纪30年代,近地小行星频繁造访地球。1936年2月7日,小行星阿多尼斯星在距地球220万公里的地方掠过地球。1937年10月30日,“赫米斯”星更是吓了人们一大跳,它跑到地球身旁的70万公里处。
几十万公里在普通人看来可能遥不可及,但在天文学家眼里却是近在咫尺。如果这些小行星在运行中“遭遇”什么“不幸”(如受地心引力作用),弄不好就会撞上地球。
天文学家认为,尽管有些小行星轨道并不与地球轨道完全重合,有一定的倾角,但由于小行星在大行星的摄动下,轨道会和地球轨道相交,与地球相撞也就并非耸人听闻。
面对来自近地小行星的威胁,各国纷纷采取密切的监视与追踪措施,但还是有小行星成为漏网之鱼。2002年6月6日,一颗直径约10米的天体撞击地中海。该天体在大气层中引爆燃烧,释放出的能量大约相当于2.6万吨三硝基甲苯(黄色炸药),与中型核武器爆炸释放的能量相当。而当时印巴正处于核战边缘,如果这颗小行星撞击在该区域,后果不堪设想。
据美国“近地小行星追踪计划”的天文学家估计,有可能撞击地球并带来灾害的近地小天体总数大约700颗。其中最为人关注的是一颗叫做“阿波菲斯”、直径约300米的近地小行星,它在2036年存在着与地球发生碰撞的可能性。据古巴国家电视台15日报道,古巴中部一个小镇的居民称当地14日晚间发生了一起陨石坠落事件。

小行星探测设备

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第一次获得小行星的特写镜头是1971年水手9号拍摄到的傅博斯和戴摩斯照片,这两个小天体虽然都是火星的卫星,但可能都是被火星捕获的小行星。这些图像显示出多数的小行星不规则、像马铃薯的形状。之后的航海家计划计划从气体巨星获得了更多小卫星的影像。
第一张真正的小行星特写镜头是由前往木星的太空船伽利略号在1991年飞掠过的951 盖斯普拉(Gaspra),然后是1993年的243 艾女星和他的卫星载克太(Dactyl)。
第一个专门探测小行星的太空计划是会合-舒梅克号,他在前往433 爱神星的途中,于1997年拍摄了253 玛秀德(Mathilde),在完成了轨道环绕探测之后,在2001年成功的降落在爱神星上。
小行星 小行星
曾经被太空船在其他目地的航程中简略拜访过的小行星还有9969 布雷尔(Braille)(深空1号于1999年)和安妮法兰克(Annefrank)(星尘号于2002年)。, 在2005年9月,日本的太空船隼鸟号抵达25143 系川做了详细的探测,并且可能携带回一些样品回地球。隼鸟号的任务曾遭遇到一些困难,包括三个导轮坏了两个,使他很难维持对向太阳的方向来收集太阳能。接下来的小行星探测计划是欧洲空间局的罗塞塔号(已于2004年发射升空),预计在2008年和2010年分探测2867 Šteins和21 鲁特西亚。
在2007年美国国家航空航天局发射了黎明号太空船,将要在2011至2015年间环绕谷神星灶神星,还可能延长任务去探测智神星
小行星已经被建议做为未来的地球资源来使用,做为罕见原料的采矿场,或是太空休憩站的修建材料。从地球发射是很笨重和昂贵的材料,未来或许能直接从设在小行星上的太空工厂直接制造和开采。

小行星碰撞学说

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小行星恐龙灭绝

小行星撞击地球 小行星撞击地球
小行星碰撞说认为:大约在6500万年前,一颗宽10公里的小行星与地球相撞,猛烈的碰撞卷起了大量的尘埃,使地球大气中充满了灰尘并聚集成尘埃云,厚厚的尘埃云笼罩了整个地球上空,挡住了阳光,使地球成为“暗无天日”的世界,这种情况持续了几十年。缺少了阳光,植物赖以生存的光合作用被破坏了,大批的植物相继枯萎而死,身躯庞大的食草恐龙每天要消耗几百几干千克植物,它们根本无法适应这种突发事件引起的生活环境的变异,只有在饥饿的折磨下绝望地倒下;以食草恐龙为食源的食肉
恐龙也相继死去。1991年美国科学家用放射性同位素方法,测得墨西哥湾尤卡坦半岛的大陨石坑(直径约180千米)的年龄约为6505.18万年。从发现的地表陨石坑来看,每百万年有可能发生三次直径为500米的小行星撞击地球的事件。更大的小行星撞击地球的概率就更小了。

小行星通古斯爆炸

1908年6月30日上午7时17分,俄罗斯西伯利亚埃文基自治区发生大爆炸,这就是著名的通古斯大爆炸。爆炸威力相当于10-15百万吨TNT炸药,超过2150平方公里内的6千万棵树焚毁倒下。
虽然这次爆炸的原因至今仍是个迷,但撞击说还是很盛行,如陨石撞击说、彗星撞击说和行星撞击说等。

小行星撞击威胁

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小行星潜在危险

小行星4179是迄今为止靠近地球的最大的小行星之一。它长度为4
小行星4179 小行星4179
.46公里,宽2.4公里,形状看起来就像一颗多瘤的花生。这颗小行星将和地球紧密接触,距离地球将仅约为0.046天文单位,也就是690万公里。假设其不幸碰到了地球,那么撞击引起的爆炸威力将相当于1万亿吨炸药。
小行星4179第一次被看到是在1934年2月10日,当时被记为1934CT,但很快就丢失了。直到1989年1月4日,法国天文学家克里斯蒂安·波拉斯才再次发现它,并以凯尔特神话中的战神图塔蒂斯命名。4179的公转周期大约是4年,因此它频繁接近地球,目前它接近地球的距离最近可以达到0.006个天文单位,只是地月距离的2.3倍。2004年9月29日,小行星4179非常接近地球,仅有0.0104天文单位(地球到月亮距离的4倍)。小行星4179上一次靠近地球发生在2008年11月9日,距离0.0502个天文单位。下一次靠近地球是在2012年12月12日,距离0.046个天文单位。
小行星4179不同面的3D模型雷达图像显示,它是一个形状非常不规则的天体,分成两个明显的分叶,最大的宽度分别是4.6公里和2.4公里。据推测,它本来是两颗不同的小行星,在某个时候结合在一起而形成一个被比喻为“巨型哑铃”的小行星。正因为它运行时与地球距离太近,因此小行星4179早就被美国航空航天局收入“潜在危险小行星名单”之中,全世界的科学家们每时每刻都在关注着它的一举一动。
2012年12月12日,编号4179的小行星“图塔蒂斯(Toutatis)”(形似哑铃)将与地球来一次“近距离”接触,仅有0.046个天文单位。
(注:一个天文单位的定义值被确定为:1495,9787,0700米。)[5] 
  • 2002 NT7
英国一太空研究专家曾称一颗巨大的名为2002 NT7的小行星将于17年内撞击地球,届时地球上的生命将遭受毁灭性的打击。据称这个小行星是迄今为止所探测到对地球威胁的最大的物体,它的直径约两公里,预料撞击速度达每秒28公里,无论撞落在地球五大洲的任何一地,都足以摧毁整个洲块,并造成全球性的气候剧变。
  • 阿波非斯
有近700个近地小行星被列入危险名单,在这其中,让很多天文专家关注的,是一颗叫做“阿波非斯”的近地小行星。“阿波非斯”2029年撞上地球的危险虽然已被排除,但2036年仍然存在着与地球发生碰撞的可能性,虽然其中还存在着变数,但万一碰撞后果不堪设想。
科学家通过阿雷西波天文望远镜,对“阿波非斯”的运行轨道进行了精确推算,预测2036年其撞地的概率是百万分之四,2068年撞地的概率是三十三万分之一。在天文学上,这绝对属于非常高的概率。只不过“阿波非斯”神出鬼没,能够观测的时间非常有限,一般两到三年,它才会出现在我们的视野中,时间也只有一到两个晚上。
  • 2000SG344
一颗代号为2000SG344的小行星很可能在2071年撞击地球,它与地球“碰面”的可能性约为千分之一,撞击能量相当于100颗广岛原子弹。这颗小行星的确是迄今为止人类发现的最危险的小行星。它的运行轨道与地球极为近似,绕太阳公转一周的时间为354天(地球周期为365天)。这颗小行星的转向是与地球一致的,虽然不会“迎头相撞”,却有可能在2071年轨道重合。

小行星碰撞概率

据天文学家研究认为,直径大于1公里的小行星撞击地球的概率为每10万年1次,但仅此一次就可能毁灭地球。而直径接近10米的天体撞上地球的概率仅为每3000年一次。一些科学家认为,小行星撞地球的风险被严重低估了。[6] 
2003年9月3日电英国和美国的研究部门警告说,一颗小行星可能在2014年撞击地球,不过机率是90多万分之一。英国政府的近地天体研究中心说,美国的天文学家发现了一颗体积“庞大”和快速运行的小行星,它可能在2014年3月21日撞击球。

小行星预警措施

面对可能发生的小行星撞击事件,各国天文学家高度重视,并且向这些淘气鬼发出了通缉令。
最大摄像机预警
小行星 小行星
本次美国启用的PS1天文望远镜,负责测绘地球附近直径300米到1公里的小行星。300米的小行星如果撞击地球上的居住区,将造成重大区域性破坏,如果是1公里的小行星就会造成全球灾难。
PS1每隔30秒就会对36个月球大小的天空范围拍摄一张1400兆像素的照片,每天夜里收集的数据足以装满1000张DVD,而每张照片都可以打印成一张足以覆盖半个篮球场的300-dpi图片。
虽然还未发现企图撞击地球的小行星,但天文学家通过PS1望远镜在一个月里发现的天文爆炸现象(如超新星爆发)比整个天文界在一年中发现的还要多。
观测预警已进行
其实,各国天文学家一直没有放弃对近地小行星的密切观察。
2001年,英国宣布建设新的研究中心,专门研究近地小行星和彗星等天体与地球相撞的几率,以便为公众提供准确客观的信息。该中心的任务包括:提供近地天体的数量和位置的资讯,评估它们撞上地球、造成灾害的几率等。
2009年,美国宇航局就发射了一部新望远镜,用于搜寻宇宙中尚未被发现的天体,其中包括可能对地球构成威胁的小行星和彗星。这架望远镜名为“广域红外探测器”(简称WISE),将利用红外照相机探测“哈勃”等其它在轨望远镜可能错过的发光、发热天体。
俄罗斯发现有一颗小行星可能撞上地球,政府更考虑向太空发射一种特殊的航天器,将其撞离轨道,俄罗斯还准备邀请美国、欧洲和中国的航天机构共同参加这次“拯救地球计划”。
中国在观测预警方面也是投入巨资,中科院紫金山天文台就建设了一台近地天体探测望远镜,中国第一台专门用于搜索近地小行星杀手的望远镜,其观测能力居全国第一,世界第五。天文台专家借着这双“慧眼”,已经发现了近800颗小行星并且获得了国际临时编号。

小行星防范措施

如何做好小行星撞击地球的防范工作?中国著名学者周海中教授认为:首先,应该建立一个全球性的信息、分析和预警系统(仅观测网是不够的),操控世界各地的地面和太空望远镜来观测和跟踪那些可能会给地球带来灾难的小行星,这是防止灾难发生的基础;其次,应该制定一个灾难风险的应急计划,从而做到未雨绸缪,防患于未然;再次,应该配备更先进的观测设备,培养更多的高级专门人材,同时加大科普宣传力度。最后,做好防灾减灾的准备工作,以减少灾害威胁。[7] 
任何机构或个人一旦发现“杀手”近地小天体,应该及时向国际天文学联盟(IAU)报告;经核实确认后,由国际天文学联盟上报联合国有关部门;然后由联合国向各成员国通报,并组织全球的科技力量来采取防御措施。
虽然小行星撞击威力与大地震、严重气象灾害等不相上下,但它是人类可能避免的重大自然灾害。
首先,危险小行星处于天文专家监控下,能够精确预测小行星的飞行轨道。在撞击即将到来时,也可以用相应的方法改变小行星轨道。
具体方案有几种。首先就是用机械力改变轨道,即发射人造天体到太空后,把它调整到和小行星平行,并使两者的相对速度为零,然后用机械力推小行星一下,它就会改变轨道了。
其次还可以用改变颜色的方式以改变小行星轨道。如果原来小行星是灰的,可以将它变成纯黑,物体的颜色可决定吸收热量的多少,轨道也会随之改变了。
再次,爆炸法也可以实现小行星轨道的改变。对于组成元素是铁质的、结构结实的行星,可以利用导弹或是核装置对其进行攻击,理想的状态是将它炸成一分为二的两部分,这样质量就发生了变化,轨道也就跟着变了。
最后就是通过给小行星安“太阳帆”,即在小行星体表面上安装一台大型火箭发动机,或者一个“太阳帆”,把行星从地球的轨道上推开。

小行星应对方法

使用核武器
如果一颗近地小行星将与地球发生相撞,科学家可以使用核武器加以遏制。使用核弹攻击来袭小行星的目的并不是为了将其摧毁,而是改变小行星的轨道。如果将其摧毁,来袭小行星的致命碎片仍会坠落地球,给人类带来灾难。核爆产生的强辐射能够蒸发小行星的部分表面,使其向太空喷射表面物质。这种喷射就如同为小行星安装了无数个微型火箭,进而达到改变其轨道的目的。[8] 
撞击小行星
一些科学家认为使用核武器阻止小行星撞击地球的做法有点“反应过度”,通过撞击小行星的方式同样能够达到改变其轨道的目的。美国宇航局提出了所谓的“动力学拦截器”,这种方式就像用弹丸枪发射一个旋转的保龄球,用撞击促使小行星偏离撞地轨道。据美国太空网报道,如果在预测的撞击前20年发射这种“保龄球”,时速1英里(约合每小时1.6公里)的撞击便足以让小行星偏离出原轨道17万英里(约合27.35万公里)。[8] 
给小行星上漆
给小行星“上漆”也是一种应对方式,虽然听起来有些荒诞可笑。这种方式利用的是太阳能轨道力学。在炎热的夏季,你一定会选择白衬衫,而不是黑衬衫,因为白色能够反射更多太阳辐射,而黑色则会吸收更多辐射。“上漆法”利用的便是这种原理。如果给小行星的部分表面刷成白色,这些区域便会受到太阳辐射产生的更多“推力”,从而逐渐将小行星推出原有轨道,与地球说“再见”。“上漆法”使用的“漆”可以是浅色粉尘、白垩或者其他任何能够改变小行星反射和吸收辐射比例的材料。[8] 
太阳帆
给小行星“上漆”可能不会吸引所有人的眼球,但在多种通过改变轨道应对小行星撞击的方式中,太阳风能都将扮演一个至关重要的角色。例如,科学家可以派遣一艘飞船,负责为小行星安装巨型“太阳帆”,利用强大的太阳风能让小行星偏离原有轨道,进而防止其撞击地球。在科学家提出的一些设想中,太阳帆甚至可以进行调整,允许在一定程度上对其进行远程操控。不过,很多专家对“给小行星安装太阳帆”的策略产生质疑,因为小行星一直处于翻滚和旋转状态,即使能够派遣无人飞船登陆小行星,我们也很难架设起足以改变其轨道的太阳帆。[8] 
撒网捕获
美国宇航局的科学家认为,一张重约550磅(约合249公斤)的碳纤维网便足以改变类似毁神星(又称阿波菲斯)这样的来袭小行星的轨道。这种“天网”所用的材料能够起到太阳帆的作用,增加小行星吸收和放射的太阳辐射。在2029年前,毁神星并不会与地球上演危险的亲密接触。2036年,这颗小行星将再次光临地球。科学家认为即使毁神星被套在网中的时间只有短短18年,也足以让这个“太空恶魔”远离地球。 [8] 
以“镜”制之
为了阻止小行星撞击地球,我们不必兴师动众地使用核武器,只需镜子便可达到相同效果。镜子的作用是聚集阳光,加热小行星表面的一小部分区域,使其向外喷射蒸汽。这种物质喷射会产生推力,改变小行星的运行轨道。早期的设想建议使用所谓的“单一巨型太空镜”,但随着研究的深入,科学家认为部署多镜系统能够产生更理想的效果。一些科学家将镜子法称之为“激光升华”。[8] 
火箭推之
无论是太阳帆还是太空镜都需要很长时间才能改变来袭小行星的轨道,既然如此,为何不直接给小行星安装一枚巨型火箭,利用火箭产生的巨大推力改变其轨道呢?相比之下,这种方式更为直接,也更为迅速。对于巨型火箭法,一些科学家持赞同观点。根据他们提出的设想,可以派遣一艘飞船登陆小行星,而后在上面挖洞并放入采用化学燃料驱动的重型火箭,最后点燃火箭,利用火箭产生的推力“一脚踢开”企图毁灭地球的小行星。[8] 
引力拖拽
在很多人眼里,引力拖拽听起来似乎是《星际迷航》中编剧凭空想象出来的技术,拥有惊人的复杂性,实际上却恰恰相反。宇宙万物都会产生引力拖拽,包括小行星和人造飞船在内。引力可能是宇宙中最微弱的力之一,但同时也是最容易利用的一种力,因为你需要的不过是一点质量罢了。这里的质量指的是负责拖拽的装置。理论上说,一个在小行星附近飞行的重型机器人便足以利用引力拖拽改变小行星的轨道。不过,并非所有人都支持采用这种方式。为了防止航天器撞击小行星,推进器必须对准小行星的行进方向。此外,这种方式的成本也是一个天文数字。[8] 
机器人吞噬之
根据美国宇航局出资实施的模块化小行星偏移任务计划(MADMEN)提出的设想,科学家可以派遣核动力机器人攻击威胁地球的小行星。登陆之后,它们便在小行星上展开挖掘 形象地说,“吞噬”小行星表面物质 同时利用电磁体让碎片高速喷射到太空。这种物质喷射会产生与火箭相同的推力,同时无需任何化学燃料。不过,科学家需要进行深入研究,以确定这种方式能否奏效。[8] 
坦然面对
如果上述9种改变小行星轨道的方式最终都以失败告终,人类在来袭小行星面前基本上已经无能为力,即使提前几百年就预见到这种威胁也是如此。在这种情况下,我们只能选择坦然接受,在惊恐和混乱中目睹作为地球统治者的人类最终因无比强大的自然力量走向灭绝。[8] 
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参考资料
词条标签:
自然 学科 天文 天体