人类发现第一颗小行星的故事

魏德勇/文

人类发现第一颗小行星的故事

魏德勇/文

地球妈妈时不时会受到“天外来客”的袭击。这些“天外来客”中大部分都是一种叫小行星的天体。

顾名思义，小行星就是指体积和质量都比行星小很多很多的天体。大家都知道，太阳系中有八大行星，它们不停地环绕太阳转动。

据国际天文学联合会统计，围绕太阳转的小行星超过110万颗，记入天文学“户口簿”的有15多万颗。这些小行星主要集中在火星与木星的轨道之间。天文学家给这个区域取了个科学名，叫小行星带。

小行星带这么多星星，天文学家是怎么发现的呢？第一颗小行星又是怎么进入人类眼帘的？

人类发现第一颗小行星那天，正好是元旦节——万民狂欢的日子。

公元1801年1月1日晚上，在意大利南边的西西里岛上，当地百姓家里都点着熊熊的炉火，一家人围着圆桌，享受着节日的快乐。然而，在西西里岛巴勒莫天文观测台里，一位老人披着大衣，蹲在天文望远镜下孤独地观测星空。忽然，他发现了一颗在星图上找不到的天体，他想：这颗天体正好在提丢斯-波得定则推算的范围内。它不像彗星，也不是行星，到底是什么呢？

他叫朱塞普·皮亚齐，是巴勒莫天文观测台的台长。他对天文观测的喜爱，比现在的小朋友迷恋手机游戏厉害多了，要不他怎么会放弃家庭聚会，独自待在冰冷的天文观测台呢？

朱塞普·皮亚齐，意大利天文学家

巴勒莫天文台就在漂亮的西西里岛上

波得定律示意图

皮亚齐所说的提丢斯-波得定则，又称波得定律。按这个定律推算，火星和木星之间有一个巨大的空间，这个空间里有一颗天体，只是人类还没有发现。

这个结果被公布后，许多天文爱好者便全力寻找这颗神秘的天体。当时欧洲的天文学家们自发组织了世界上第一次国际性科学项目，就是按全天空24个区进行观测。但20多年过去了，人们一无所获。

在此背景下，我们的皮亚齐也加入了寻星队伍。他发现“这颗天体的运动比火星慢得多，又比木星快得多。它要么是一颗很小的行星，要么是一颗彗星”。他先确定这颗天体的大致位置，再核对身边的星象图。奇怪的是，星象图里找不到这颗星。天文学里有个常识，彗星像一团云雾，跑得时快时慢。皮亚齐由此得出两个结论：一是这颗天体肯定不是彗星，因为它在望远镜里显得很清晰，速度也很均匀；二是它肯定不是大行星，因为在望远镜里显示只有一小点儿。

谷神星

“难道它就是大家一直寻找的神秘天体？”想到这里，他立刻把观测结果详细记录了下来。

连续几个晚上，皮亚齐继续观测，发现这颗天体正好位于距太阳距离为2.8天文单位处，与“波得定律”的推算完全相符。

2.8天文单位是什么意思呢？简单地说，就是约为太阳到地球的距离的2.8倍。太阳到地球的距离约1.5亿千米，那这颗未知星距太阳就是4.2亿千米。

于是，皮亚齐向世人公布了自己的记录，希望其他科学家来证实这颗天体。为了表述方便，他把这颗星星称为Ceres。Ceres原是指古希腊神话中的谷类和耕作女神，也是西西里岛的谷神美人，中文名字叫谷神星。

一石激起千层浪，皮亚齐的一纸报告让欧洲天文学界哗然。科学家们议论纷纷，有的认为他观测到的不过是一颗彗星；有的认为他只有间断的记录，不能作为凭证；有的虽然支持他的说法，但因为没法确定谷神星下次出现的时间而持观望态度……

德国数学家高斯知道后，怦然心动。高斯想，既然谷神星有固定的轨道，那我不是可以通过数学算法推算出它的轨道形状、进而算出它何时出现在哪片天空吗？

高斯迎着世人怀疑的眼光，通过艰苦的运算，终于创立了行星轨道计算理论。他把皮亚齐的观测资料运用到这个理论中，得出了谷神星将在最近出现的确切星空位置。

长长见识：

谷神星，是太阳系中唯一一颗位于小行星带的矮行星。它很可能具有岩石内核，地幔层包含大量冰水物质，水占了谷神星体积的40%。

奇迹出现了：当年12月31日晚上，德国另一名天文爱好者海因里希·奥伯斯按照高斯的行星轨道计算理论，再次发现了谷神星。这个发现，可谓奥伯斯送给皮亚齐最好的新年礼物！

1807年，就是在皮亚齐发现谷神星的第7年，当时世界天文学界的大咖——英国皇家天文学会会长威廉·赫歇尔接到几份报告，均称自己发现了比行星要小很多但明显不是恒星的天体。报告中提到的天体分别是：皮亚齐发现的谷神星、奥伯斯1802年发现的智神星、1803年被发现的婚神星和1807年被发现的灶神星。

赫歇尔会长进一步研究得知，这些星星原来都是行星被毁坏后的残余物。他给这些外观类似恒星的天体命名为小行星。从此，天文学里增加了这个新名词。

后世天文学家沿着皮亚齐的足迹，发现了一个小行星带。为了纪念皮亚齐的功劳，1923年，天文学家们把第1000颗小行星命名为皮亚齐星。

天文学家经过进一步研究发现，小行星带里的主人们大多安分守己地围着太阳转，但偶尔也有调皮的小行星会脱离轨道，来造访地球妈妈。这种造访会给地球妈妈和她的子女造成很大的伤害。据说，恐龙灭绝的罪魁祸首，就是一颗袭击地球的小行星。

小行星带

德国数学家高斯