有关小行星的那些事儿

2021-12-27苏唐

太空探索 2021年12期

文/苏唐

▲ 小行星

提起行星，人们最先想到的是火星、木星这一类比较大的行星。在许多人的印象里，小行星一直就没什么存在感，即便在太阳系中，小行星是太阳系中发现数量最多的天体（有数百万之多）。但是，要让一个人说出一颗著名小行星的名字却有点困难，不会像说出火星、木星那样顺口。其实，小行星的地位已经越来越重要。了解小行星会给人类带来不少益处，比如能帮我们更好地了解太阳系的起源和演化，更好地预测人类与小行星有关的命运等。

小行星、卫星、彗星和流星

▲ 哈雷彗星

从名称上来讲，小行星就是体积和质量比行星小得多的天体。起初，行星里只有大行星（行星）和小行星两类，但是有些小行星非常大，比如最先发现的谷神星，平均直径达到了900 多千米。现在，这种特大型的小行星已被重新分类，被定义为矮行星。

区分大行星、矮行星、小行星其实挺容易，简单地说，它们就是大、中、小型号的关系。现在，再让我们来看一看小行星和卫星、彗星还有流星之间的关系。

它们之间的区别也挺明显，只要记住下面这些要点就可以轻易地辨别出来：小行星围绕着恒星运转，卫星围绕着行星运转；彗星是来自外太阳系的冰块和岩石，并且通常伴有彗发和尾流，而太阳系中的小行星大多集中在火星和木星之间，无彗发和尾流，属于比较安静的“美男子”；流星体指的是比尘埃颗粒大，但是比小行星小的天体，当它坠落到地球的大气层并开始燃烧时，会发出我们可以用肉眼看见的光条纹，宛若天上的星星，因此被称为流星；而当一颗流星在大气层当中没有燃烧完全，最终掉落在地球上，则会成为一块来自天外的不发光的岩石，这个时候就叫做陨石。如果你还是觉得会混淆小行星和彗星，那么请记住一句话：小行星是体积和质量比行星小得多的非彗星天体。

▲ 2013 年2 月15 日，俄罗斯车里雅宾斯克地区遭遇陨石雨“袭击”，这是陨石坠入冰冻的切巴尔库尔湖中形成的窟窿

▲ 小行星带

形成原因

太阳系中，将近99%的小行星都集中在火星与木星之间的小行星带上，即著名的小行星带，所以小行星刷的是“集体存在感”。

对于这些小行星的形成，有一种观点认为，小行星带上众多小行星是一颗远古大行星的残骸，大行星曾经遭遇了猛烈的碰撞，然后分解变成了若干小行星。还有一种观点认为，小行星带上的小行星是太阳系形成过程中，由于受到周边大天体拖拽影响，始终没形成行星的原始星云残留物。

第一种观点受到了很大的质疑，因为科学家发现这些小行星的特征不太像来自于同一颗行星，而且就算把它们搜罗后加在一起，总直径也只有不到1500 千米，算起来总质量还不如一个月球。因此，认为小行星是太阳系形成时的残留物，记载着太阳系行星形成初期的信息，是目前的主流观点。

特洛伊小行星

2021 年10 月，美国宇航局的“露西”探测器成功发射，首次对木星的特洛伊小行星进行专门的探测。那么，什么是特洛伊小行星呢？

特洛伊小行星是小行星家族中的一种，常与其他大天体共享轨道，在大天体轨道上的拉格朗日点上运行,比如木星特洛伊小行星就是在木星轨道上的拉格朗日点上运行。因为发现它们并不容易，就如同寻找隐藏在特洛伊木马中的士兵，所以这些小行星被冠以了“特洛伊”的名称。“露西”探测器的目标特洛伊小行星大约在木星拉格朗日点L4 或L5 上。实际上，最早发现的特洛伊小行星也是在木星轨道上发现的，一部分在木星前，一部分在木星后，其中比较有代表性的是木星特洛伊小行星588 和小行星1172。小行星5261——第一颗火星特洛伊小行星发现于1990 年。

处于火星和木星之间的小行星带是一个非常宽阔的地带。根据轨道半径的大小，我们可以把在火星轨道内的小行星家族分成3 类，分别是阿莫尔型小行星群、阿波罗小行星群和阿登型小行星群。

阿莫尔型小行星群的小行星能够穿越火星轨道来到地球轨道附近，但不会穿越地球轨道。1898 年出现的小行星433 达到了距离地球0.15 个天文单位的位置，是这个家族的代表“人物”。

阿波罗型小行星群的小行星轨道位于火星和地球之间。1932 年发现的小行星1862 阿波罗，其轨道在0.65～2.29 个天文单位之间，是这一小行星群中的典型代表。

阿登型小行星群的小行星轨道一般在地球轨道以内，平均轨道半径接近一个天文单位。这个小行星群的名称来自1976 年发现的小行星2062 阿登。对于地球来说，3 个小行星群中阿登型小行星群更加危险，因为此类型的一些小行星的偏心率比较高，可能从地球轨道内与地球轨道相交, 和地球相撞几率较大。

这3 类小行星群备受重视的原因是它们都是近地小行星。理论上，这些家族的小行星都可能会成为与地球相撞的危险分子，所以近年来，人类对这些小行星也越发关注。

除了火星和木星之间的小行星带外，在土星和天王星之间也有小行星，而海王星轨道之外的小行星属于柯伊伯带，在这里，科学家们发现了50000 多颗小行星。

小行星上有矿吗？

人类现在对小行星越来越感兴趣,不仅是因为监测小行星可以更好预测人类未来的命运，还在于小行星上会有人类需要的未来资源。目前，小行星已经被建议作为未来的地球资源来使用，比如作为罕见原料的采矿场，或是太空休息站的修建材料。起初，人类认为小行星是一块完整并且物质构成比较单一的岩石，但光谱分析显示，它们的组成还是有很大差别的。

我们可以按照光谱的特性将小行星进行分类。这种分类方法的好处是可以告诉我们小行星的物质组成特性。

▲ 小行星的空间分布（绿色是近期不会接近地球的小行星，红色是近地小行星）

▲ 火星和木星之间的小行星带与特洛伊小行星的位置关系

▲ 美国深空工业公司小行星采矿示意图

C 类小行星表面含有碳元素，具有更加丰富的水资源，像氧化镁、氧化铝这样的岩土资源也相对丰富。 C 类小行星数量最多，占所有小行星的75%。这种小行星的构成和碳质球粒陨石的构成类似，多分布在小行星带的外层。

由硅化物组成的S 类小行星是数量位居第二的小行星, 占所有小行星的17%，二氧化硅含量比较丰富，一般分布在小行星带的内层。

剩下的小行星，其构成大多与镍铁陨石类似，被归为M 类小行星，这类小行星的金属资源更丰富一些。科学家认为，它们可能是过去比较大的小行星的金属核。

其他还有一些非常细化的分类，不过因为这些小行星数量的占比十分小，成分也相对特殊，比如由顽火辉石构成的E 类小行星。在这里就不一一赘述了。

命名方式

发现小行星的人对小行星有命名的权利。不过，人们的命名喜好相差并不多，早期都喜欢用女神的名字，比如阿波罗群/爱神星。后来随着观测手段不断发展，被发现的小行星越来越多，命名方式逐渐多样化，改用人名、地名等，可谓五花八门。

一个完整的小行星名字是类似“C类小行星253 Mathilde” 这样的。C类，文章前面已经提过这是它的光谱分类，意味着这颗小行星含有碳元素;而 253是它的永久编号; 最后是一个名字。更常见的是类似“小行星719 阿尔伯特”这样的, 永久编号加名字, 显然，这颗小行星是按照阿尔伯特·爱因斯坦来命名的。

尽管发现者可以给小行星命名，但是这些命名也要经过国际天文联合会的批准，需要符合小行星命名的常规，才会被正式采纳。而在被正式命名之前，被确认的小行星一般会拥有一个临时的编号，比方说2004 DW, 其中2004 是这颗小行星的发现年。