小行星(環繞太陽運動的小天體)

小行星(環繞太陽運動的小天體)

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小行星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。

截至2018年在太陽系內一共已經發現了約127萬顆小行星,但這可能僅是所有小行星中的一小部分,只有少數這些小行星的直徑大於100公里。到1990年代為止最大的小行星是穀神星,但2000年在柯伊伯帶內發現的一些小行星的直徑比穀神星要大,比如2000年發現的伐樓拿(Varuna)的直徑為900公里,2002年發現的夸歐爾(Quaoar)直徑為1280公里,2004年發現的厄耳枯斯的直徑甚至可能達到1800公里。2003年發現的塞德娜(小行星90377)位於柯伊伯帶以外,其直徑約為1500公里。

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

基本介绍

  • 中文名小行星
  • 外文名:minor planet;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,Giuseppe Piazzi
  • 已發現:約127萬顆小行星
  • 學科天文學
  • 已永久編號:251651顆
歷史沿革,猜測理論,最早發現,高斯研究,攝影技術,當代研究,地面觀察,形成原因,行星範圍,分布範圍,軌道範圍,行星特點,組成結構,命名方式,主要種類,探測設備,碰撞學說,恐龍滅絕,通古斯爆炸,撞擊威脅,潛在危險,碰撞機率,預警措施,防範措施,應對方法,名稱列表,1~100號小行星名稱,其他部分小行星名稱(按編號順序排名),

歷史沿革

猜測理論

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字系列。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。
小行星

最早發現

小行星的發現同提丟斯- 波得定則的提出有密切聯繫,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穀神星
1801年1月1日晚上,朱塞普·皮亞齊西西里島巴勒莫的天文台在金牛座里發現了一顆在星圖上找不到的星。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,穀類和耕作女神,是西西里島的穀粒美人),又名穀神星。在隨後的幾年中同穀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,使得小行星的年發現率大增。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。
到了十九世紀來已發現了幾百顆,這個數字仍以每年幾百顆的速度增長。毫無疑問,必定還有成千上百的小行星由於太小而無法在地球上觀察到。就2018年已知的,有26顆小行星的直徑大於200千米。對這些可見的小行星的觀測數據已基本完成,就我們所知,大約99%的小行星的直徑小於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質量還小。

高斯研究

高斯此時發明了一種計算行星和彗星軌道的方法,用這種方法只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。奧伯斯於1801年12月31日晚重新發現了這顆星。後來它獲得了穀神星這個名字。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。

攝影技術

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於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增長巨大。1990年電荷藕合元件攝影的技術被引入,加上計算機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裡被發現。已知的小行星的數量約達22萬。
小行星(環繞太陽運動的小天體)
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。
比較精確的數據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。對其它數據(衍射數據)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。
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於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。

當代研究

非載人宇宙飛船對小行星的研究
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只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。
1991 年以前,人們都是通過地面觀測以獲得小行星的數據。
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
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。由於 NEAR 探測器並不是專用對其進行考察的,這次訪問成為對它進行一次訪問。NEAR是用於在 1999年 1 月對 Eros 小行星進行考察的。
主帶小行星的質量分布主帶小行星的質量分布
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,只有少數這些小行星的直徑大於100千米。
1990年代為止最大的小行星是穀神星
在1991年以前所獲的小行星數據僅通過基於地面的觀測。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,伽利略號又飛經了小行星253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,屬於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。
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)。
21世紀起在柯伊伯帶內發現的一些小行星的直徑比穀神星要大,比如2000年發現的伐樓拿(Varuna)的直徑為900千米,2002年發現的夸歐爾(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)位於柯伊伯帶以外,其直徑約為1500千米。
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。
接下來的小行星探測計畫是歐洲空間局的羅塞塔號(已於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。
2017年4月19日,一顆小行星將以“很近距離”與地球“擦身而過”,這顆編號為2014JO25的小行星直徑約600米,2014年5月被科學家們發現。2017年4月19號,它將從太陽方向接近地球,以4.6倍的地月距離掠過地球。人們可在一或兩個晚上藉助小型光學望遠鏡觀測到這位“天外來客”。這也是這顆小行星400年來最接近地球的一次,下一次要等到500年後。這是自2004年,也就是13年前,直徑約5公里的圖塔蒂斯小行星以4倍地月距離飛掠地球以來最接近的一次。下一次出現類似的事件要等到2027年,屆時直徑約800米的1999AN10小行星將以一個地月距離飛過地球。
小行星(環繞太陽運動的小天體)
美國航空航天局發言人表示,截至2017年12月24日,人類已經發現地球周圍有17495個近地天體,其中小行星為17389個。
美國航空航天局在推進冰櫃大小、能阻止小行星與地球相撞的宇宙飛船的研發,並計畫在2024年利用一顆對地球沒有威脅的小行星進行測試。這是有史以來第一次演示讓小行星改變軌道技術的任務。“雙小行星變軌測試”將利用所謂的動能撞擊技術——撞擊小行星使之改變軌道。
2018年5月,歐洲南方天文台宣布,一個國際研究小組利用其設在智利的甚大望遠鏡在海王星外發現了一顆富含碳的小行星,距離地球約40億公里。這是天文學家首次在太陽系邊緣區域發現這類天體,有望為研究太陽系形成早期提供依據。

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。對於小行星 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

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徵來看,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,那它的直徑只有不到 1500 公里——比月球的半徑還小。
小行星Toutatis小行星Toutatis
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。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增長最快,它防止在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干擾,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。大的小行星在形成後由於鋁的放射性同位素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。

行星範圍

分布範圍

小行星asteroid,minor planetplanetoid
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。詳見小行星列表,而最大型的小行星開始重新分類,被定義為矮行星
直徑超過 240 公里的小行星約有 16 個。它們都位於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。
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徵。小行星數N 與平均沖日星等m 之間有統計關係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(公里)=3.7-0.2g。小行星數隨直徑的分布在直徑約30公里附近出現間斷。

軌道範圍

小行星帶的小行星
約90%已知的小行星的軌道位於小行星帶中。小行星帶是一個相當寬的位於火星木星之間的地帶。穀神星、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阿莫爾的軌道位於離太陽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於火星和地球之間。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。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干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
外海王星天體
柯伊伯帶
2:1共振天體
歐特雲 Oort
海王星以外的小行星屬於柯伊伯帶,在這裡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.

行星特點

組成結構

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石隕石,占隕星總量的93.3%;含鐵量大的隕星稱為隕鐵,占隕星總量的5.4%;成分是岩石與鐵鎳合金的混合的隕星被稱為石鐵隕石,占隕星總量的1.3%。因為隕石與地球岩石非常相似,所以較難辨別。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只有1000 公里左右,微型小行星則只有鵝卵石一般大小。
小行星小行星

命名方式

小行星的命名權屬於發現者。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。
穀神星穀神星
由於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。
C-類小行星253 Mathilde小行星的名字由兩個部分組成:前面的一部分是一個永久編號,後面的一部分是一個名字。每顆被證實的小行星先會獲得一個永久編號,發現者可以為這顆小行星建議一個名字。這個名字要由國際天文聯會批准才被正式採納,原因是因為小行星的命名有一定的常規。因此有些小行星沒有名字,尤其是在永久編號在上萬的小行星。假如小行星的軌道可以足夠精確地被確定後,那么它的發現就算是被證實了。在此之前,它會有一個臨時編號,是由它的發現年份和兩個字母組成,比如2004 DW。
第一顆小行星是皮亞齊於1801年在西西里島上發現的,他給這顆星起名為穀神·費迪南星。前一部分是以西西里島的保護神穀神命名的,後一部分是以那波利國王費迪南四世命名的。但國際學者們對此不滿意,因此將第二部分去掉了。因此第一顆小行星的正式名稱是小行星1號穀神星
小行星小行星
此後發現的小行星都是按這個傳統以羅馬或希臘的神來命名的,比如智神星、灶神星、義神星等等。
但隨著越來越多的小行星被發現,最後古典神的名字都用光了。因此後來的小行星以發現者的夫人的名字、歷史人物或其他重要人物、城市、童話人物名字或其它神話里的神來命名。比如小行星216是按埃及女王克麗歐佩特拉命名的,小行星719阿爾伯特是按阿爾伯特·愛因斯坦命名的,小行星17744是按女演員茱迪·福斯特命名的,小行星1773是按格林童話中的一個侏儒命名的,等等。截至2007年3月6日,已計算出軌道(即獲臨時編號)的小行星共679,373顆(查詢),獲永久編號的小行星共150,106顆(查詢),獲命名的小行星共12,712顆。
對於一些編號是1000的倍數的小行星,習慣上以特別重要的人、物來命名。(但偶有例外)例如:
編號為1000的倍數的已命名小行星
6000 聯合國
7000 居里
8000 牛頓
9000 HAL(例外)
10000 Myriostos(例外)
15000 CCD
月球與1-10號小行星做比較月球與1-10號小行星做比較
17000 Medvedev(例外)
20000 伐樓拿
21000 百科全書
24000 Patrickdufour
31000 Rockchic
33000 陳健生
50000 夸歐爾
59000 Beiguan(北京天文館
60000 Miminko
71000 Hughdowns(例外)
100000 Astronautica
由於永久編號已超過100,000,一些原來應付5位編號的程式便無法支援,因此出現了一些在萬位採用英文字母的編號表示方法,即A=10、B=11……Z=35;a=36……z=61,在此安排下,619,999號以下的小行星仍然可以用5位表示。
編號
名稱
發現者
命名意義
139
九華星(Juewa)
J.C. Watson
第一顆在中國土地上發現的小行星
1125/3789
中華(China)
第一顆由中國人發現的小行星
1802
張衡(Zhang Heng)
第一顆以中國人名命名的小行星
2045
北京(Peking)
紫金山天文台
第一顆以中國地名命名的小行星
3611
大埔(Dabu)
紫金山天文台
第一顆以中國縣名命名的小行星
2240
蔡(Tsai)(蔡章獻
第一顆以台灣人名字命名的小行星
8256
神舟(Shenzhou)
紫金山天文台
第一顆以中國太空船名字命名的小行星
9221
國家天文台興隆觀測基地
20780
陳易希星(Chanyikhei)
LINEAR小組
為表揚香港中學生陳易希在發明上的成就
23408
紫金山天文台
為紀念北京奧運會而命名的
32928
中科院國家天文台施密特CCD小行星項目組
41981
姚貝娜星(Yaobeina)
香港業餘天文學家楊光宇先生
148081
孫家棟星
中國科學院國家天文台施密特CCD小行星項目組
以國家最高科學技術獎獲獎者名字命名小行星
2886
紫金山天文台

主要種類

通過光譜分析所得到的數據可以證明小行星的表面組成很不一樣。按其光譜的特性小行星被分幾類:
行星帶行星帶
C-小行星:這種小行星占所有小行星的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,只有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-小行星多分布於小行星帶的外層。
S-小行星:這種小行星占所有小行星的17%,是數量第二多的小行星。S-小行星一般分布於小行星帶的內層。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於這一類。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,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鬆散。它們更象由重力組合在一起的巨大的碎石堆。這樣鬆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衝擊波擊碎。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。天文學家一般認為大於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。
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。已知直徑4公里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於1公里的近地小行星。
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220萬公里的地方掠過地球。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70萬公里處。
幾十萬公里在普通人看來可能遙不可及,但在天文學家眼裡卻是近在咫尺。如果這些小行星在運行中“遭遇”什麼“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,儘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,但由於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於2.6萬噸三硝基甲苯(黃色炸藥),與中型核武器爆炸釋放的能量相當。而當時印巴正處於核戰邊緣,如果這顆小行星撞擊在該區域,後果不堪構想。
據美國“近地小行星追蹤計畫”的天文學家估計,有可能撞擊地球並帶來災害的近地小天體總數大約700顆。其中最為人關注的是一顆叫做“阿波菲斯”、直徑約300米的近地小行星,它在2036年存在著與地球發生碰撞的可能性。據古巴國家電視台15日報導,古巴中部一個小鎮的居民稱當地14日晚間發生了一起隕石墜落事件。

探測設備

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,於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。
小行星小行星
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號於1999年)和安妮法蘭克(Annefrank)(星塵號於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(已於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年間環繞穀神星灶神星,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。

碰撞學說

恐龍滅絕

小行星碰撞說認為:大約在6500萬年前,一顆寬10公里的小行星與地球相撞,猛烈的碰撞捲起了大量的塵埃,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,只有在飢餓的折磨下絕望地倒下;以食草恐龍為食源的食肉
小行星(環繞太陽運動的小天體)
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機率就更小了。

通古斯爆炸

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爆炸,這就是著名的通古斯大爆炸。爆炸威力相當於10-15百萬噸TNT炸藥,超過2150平方公里內的6千萬棵樹焚毀倒下。
雖然這次爆炸的原因仍是個迷,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。

撞擊威脅

潛在危險

小行星4179是迄今為止靠近地球的最大的小行星之一。它長度為4.46公里,寬2.4公里,形狀看起來就像一顆多瘤的花生。這顆小行星將和地球緊密接觸,距離地球將僅約為0.046天文單位,也就是690萬公里。假設其不幸碰到了地球,那么撞擊引起的爆炸威力將相當於1萬億噸炸藥。
小行星(環繞太陽運動的小天體)
小行星4179第一次被看到是在1934年2月10日,當時被記為1934CT,但很快就丟失了。直到1989年1月4日,法國天文學家克里斯蒂安·波拉斯才再次發現它,並以凱爾特神話中的戰神圖塔蒂斯命名。4179的公轉周期大約是4年,因此它頻繁接近地球,它接近地球的距離最近可以達到0.006個天文單位,只是地月距離的2.3倍。2004年9月29日,小行星4179非常接近地球,僅有0.0104天文單位(地球到月亮距離的4倍)。小行星4179上一次靠近地球發生在2008年11月9日,距離0.0502個天文單位。下一次靠近地球是在2012年12月12日,距離0.046個天文單位。
小行星4179不同面的3D模型雷達圖像顯示,它是一個形狀非常不規則的天體,分成兩個明顯的分葉,最大的寬度分別是4.6公里和2.4公里。據推測,它本來是兩顆不同的小行星,在某個時候結合在一起而形成一個被比喻為“巨型啞鈴”的小行星。正因為它運行時與地球距離太近,因此小行星4179早就被美國航空航天局收入“潛在危險小行星名單”之中,全世界的科學家們每時每刻都在關注著它的一舉一動。
2012年12月12日,編號4179的小行星“圖塔蒂斯(Toutatis)”(形似啞鈴)將與地球來一次“近距離”接觸,僅有0.046個天文單位。
(註:一個天文單位的定義值被確定為:1495,9787,0700米,即地球到太陽的平均距離。)
  • 2002 NT7
英國一太空研究專家曾稱一顆巨大的名為2002 NT7的小行星將於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,它的直徑約兩公里,預料撞擊速度達每秒28公里,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。
  • 阿波非斯
有近700個近地小行星被列入危險名單,在這其中,讓很多天文專家關注的,是一顆叫做“阿波非斯”的近地小行星。“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年其撞地的機率是百萬分之四,2068年撞地的機率是三十三萬分之一。在天文學上,這絕對屬於非常高的機率。只不過“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,時間也只有一到兩個晚上。
  • 2000SG344
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,撞擊能量相當於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。
2002 Aj129
2018年2月4日,一顆巨大的編號為“2002 Aj129”的小行星,將以每小時107826公里的速度掠過地球,距離為4208641公里——在太空中這是一個相當近的距離。這意味著其速度是世界上速度最快的有人駕駛飛機“北美X-15”——每小時速度為7300公里——的近15倍。
這顆小行星寬約1.1公里,比杜拜大廈——高800米——還長,被美國航空航天局認為具有“潛在危險”。美國航空航天局認為這顆小行星不會與地球相撞。

碰撞機率

據天文學家研究認為,直徑大於1公里的小行星撞擊地球的機率為每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機率僅為每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。
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。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。

預警措施

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
本次美國啟用的PS1天文望遠鏡,負責測繪地球附近直徑300米到1公里的小行星。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公里的小行星就會造成全球災難。
小行星小行星
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,每天夜裡收集的數據足以裝滿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望遠鏡在一個月里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,用於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。
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太空飛行器,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,中國第一台專門用於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。

防範措施

如何做好小行星撞擊地球的防範工作?中國著名學者周海中教授認為:首先,應該建立一個全球性的信息、分析和預警系統(僅觀測網是不夠的),操控世界各地的地面和太空望遠鏡來觀測和跟蹤那些可能會給地球帶來災難的小行星,這是防止災難發生的基礎;其次,應該制定一個災難風險的應急計畫,從而做到未雨綢繆,防患於未然;再次,應該配備更先進的觀測設備,培養更多的高級專門人材,同時加大科普宣傳力度。最後,做好防災減災的準備工作,以減少災害威脅。
任何機構或個人一旦發現“殺手”近地小天體,應該及時向國際天文學聯盟(IAU)報告;經核實確認後,由國際天文學聯盟上報聯合國有關部門;然後由聯合國向各成員國通報,並組織全球的科技力量來採取防禦措施。
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,危險小行星處於天文專家監控下,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。對於組成元素是鐵質的、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。

應對方法

使用核武器
如果一顆近地小行星將與地球發生相撞,科學家可以使用核武器加以遏制。使用核彈攻擊來襲小行星的目的並不是為了將其摧毀,而是改變小行星的軌道。如果將其摧毀,來襲小行星的致命碎片仍會墜落地球,給人類帶來災難。核爆產生的強輻射能夠蒸發小行星的部分表面,使其向太空噴射表面物質。這種噴射就如同為小行星安裝了無數個微型火箭,進而達到改變其軌道的目的。
撞擊小行星
一些科學家認為使用核武器阻止小行星撞擊地球的做法有點“反應過度”,通過撞擊小行星的方式同樣能夠達到改變其軌道的目的。美國宇航局提出了所謂的“動力學攔截器”,這種方式就像用彈丸槍發射一個旋轉的保齡球,用撞擊促使小行星偏離撞地軌道。據美國太空網報導,如果在預測的撞擊前20年發射這種“保齡球”,時速1英里(約合每小時1.6公里)的撞擊便足以讓小行星偏離出原軌道17萬英里(約合27.35萬公里)。
給小行星上漆
給小行星“上漆”也是一種應對方式,雖然聽起來有些荒誕可笑。這種方式利用的是太陽能軌道力學。在炎熱的夏季,你一定會選擇白襯衫,而不是黑襯衫,因為白色能夠反射更多太陽輻射,而黑色則會吸收更多輻射。“上漆法”利用的便是這種原理。如果給小行星的部分表面刷成白色,這些區域便會受到太陽輻射產生的更多“推力”,從而逐漸將小行星推出原有軌道,與地球說“再見”。“上漆法”使用的“漆”可以是淺色粉塵、白堊或者其他任何能夠改變小行星反射和吸收輻射比例的材料。
給小行星“上漆”可能不會吸引所有人的眼球,但在多種通過改變軌道應對小行星撞擊的方式中,太陽風能都將扮演一個至關重要的角色。例如,科學家可以派遣一艘飛船,負責為小行星安裝巨型“太陽帆”,利用強大的太陽風能讓小行星偏離原有軌道,進而防止其撞擊地球。在科學家提出的一些構想中,太陽帆甚至可以進行調整,允許在一定程度上對其進行遠程操控。不過,很多專家對“給小行星安裝太陽帆”的策略產生質疑,因為小行星一直處於翻滾和旋轉狀態,即使能夠派遣無人飛船登入小行星,我們也很難架設起足以改變其軌道的太陽帆。
撒網捕獲
美國宇航局的科學家認為,一張重約550磅(約合249公斤)的碳纖維網便足以改變類似毀神星(又稱阿波菲斯)這樣的來襲小行星的軌道。這種“天網”所用的材料能夠起到太陽帆的作用,增加小行星吸收和放射的太陽輻射。在2029年前,毀神星並不會與地球上演危險的親密接觸。2036年,這顆小行星將再次光臨地球。科學家認為即使毀神星被套在網中的時間只有短短18年,也足以讓這個“太空惡魔”遠離地球。
以“鏡”制之
為了阻止小行星撞擊地球,我們不必興師動眾地使用核武器,只需鏡子便可達到相同效果。鏡子的作用是聚集陽光,加熱小行星表面的一小部分區域,使其向外噴射蒸汽。這種物質噴射會產生推力,改變小行星的運行軌道。早期的構想建議使用所謂的“單一巨型太空鏡”,但隨著研究的深入,科學家認為部署多鏡系統能夠產生更理想的效果。一些科學家將鏡子法稱之為“雷射升華”。
火箭推之
無論是太陽帆還是太空鏡都需要很長時間才能改變來襲小行星的軌道,既然如此,為何不直接給小行星安裝一枚巨型火箭,利用火箭產生的巨大推力改變其軌道呢?相比之下,這種方式更為直接,也更為迅速。對於巨型火箭法,一些科學家持贊同觀點。根據他們提出的構想,可以派遣一艘飛船登入小行星,而後在上面挖洞並放入採用化學燃料驅動的重型火箭,最後點燃火箭,利用火箭產生的推力“一腳踢開”企圖毀滅地球的小行星。
引力拖拽
在很多人眼裡,引力拖拽聽起來似乎是《星際迷航》中編劇憑空想像出來的技術,擁有驚人的複雜性,實際上卻恰恰相反。宇宙萬物都會產生引力拖拽,包括小行星和人造飛船在內。引力可能是宇宙中最微弱的力之一,但同時也是最容易利用的一種力,因為你需要的不過是一點質量罷了。這裡的質量指的是負責拖拽的裝置。理論上說,一個在小行星附近飛行的重型機器人便足以利用引力拖拽改變小行星的軌道。不過,並非所有人都支持採用這種方式。為了防止太空飛行器撞擊小行星,推進器必須對準小行星的行進方向。此外,這種方式的成本也是一個天文數字。
機器人吞噬之
根據美國宇航局出資實施的模組化小行星偏移任務計畫(MADMEN)提出的構想,科學家可以派遣核動力機器人攻擊威脅地球的小行星。登入之後,它們便在小行星上展開挖掘 形象地說,“吞噬”小行星表面物質 同時利用電磁體讓碎片高速噴射到太空。這種物質噴射會產生與火箭相同的推力,同時無需任何化學燃料。不過,科學家需要進行深入研究,以確定這種方式能否奏效。
坦然面對
如果上述9種改變小行星軌道的方式最終都以失敗告終,人類在來襲小行星面前基本上已經無能為力,即使提前幾百年就預見到這種威脅也是如此。在這種情況下,我們只能選擇坦然接受,在驚恐和混亂中目睹作為地球統治者的人類最終因無比強大的自然力量走向滅絕。

名稱列表

1~100號小行星名稱

10號 健神星
11號 海妖星
12號 凱神星
13號 芙女星
14號 司寧星
15號 司法星
16號 靈神星
17號 海女星
18號 司曲星
19號 命神星
20號 王后星
21號 司琴星
22號 司賦星
23號 司劇星
24號 司理星
25號 福後星
26號 冥後星
27號 司簫星
28號 戰神星
29號 海後星
30號 司天星
31號 麗神星
32號 果神星
33號 司瑟星
34號 巫神星
35號 沉神星
36號 馳神星
37號 忠神星
38號 卵神星
39號 喜神星
40號 諧神星
41號 桂神星
42號 育神星
43號 愛女星
44號 侍神星
45號 歐仁妮
46號 司祭星
47號 仁神星
48號 昏神星
49號 牧神星
50號 貞女星
51號 禽神星
52號 擄神星
53號 島神星
54號 哲女星
55號 禍神星
56號 思神星
57號 憶神星
58號 協神星
59號 希神星
60號 司音星
61號 囚神星
62號 效神星
63號 澳女星
64號 神女星
65號 原神星
66號 光神星
67號 洋神星
68號 明神星
69號 夕神星
70號 蟹神星
71號 石女星
72號 期女星
73號 芥神星
74號 巫女星
75號 獄神星
76號 舒女星
77號 寒神星
78號 月神星
79號 配女星
80號 賦女星
81號 司舞星
82號 怨女星
83號 欣女星
84號 史神星
85號 犢神星
86號 化女星
87號 林神星
88號 盡女星
89號 淫神星
90號 休神星
91號 河神星
92號 波神星
93號 慧神星
94號 彩神星
95號 源神星
96號 輝神星
97號 紡神星
98號 佳女星
99號 泰神星
100號 權神星

其他部分小行星名稱(按編號順序排名)

101號 拐神星
102號 聖神星
103號 後神星
104號 伴女星
105號 獵神星
106號 坤神星
107號 駛神星
108號 犬後星
109號 祥神星
110號 呂女星
111號 苟神星
112號 祭神星
113號 羊神星
114號 見神星
116號 細女星
117號 羅女星
118號 信神星
119號 怒後星
120號 量神星
122號 彩女星
127號 聖女星
133號 搏女星
135號 沃神星
137號 存女星
139號 九華星
141號 流明星
142號 波蘭星
144號 旅神星
145號 導神星
146號 娩神星
150號 女媧星
156號 悍婦星
158號 鴉女星
165號 水妖星
167號 昔神星
172號 橡婦星
173號 妒後星
176號 苹神星
194號 燕女星
195號 乳婦星
196號 鶯女星
198號 葡神星
201號 貞後星
202號 赫露斯星
204號 熊神星
212號 魔女星
216號 豔后星
221號 曙神星
227號 哲學星
241號 德意志星
243號 艾女星艾達
250號 貝蒂星
253號 瑪蒂爾德
381號 沒女星
397號 維也納星
402號 苗神星
403號 湖神星
407號 蛛女星
408號 名神星
410號 春神星
429號 蓮神星
430號 傲神星
431號 雲神星
432號 諭女星皮媞亞
433號 愛神星
434號 匈牙利星
511號 戴維星
588號 勇士星
617號 帕特洛克魯斯星
623號 噴火怪星
638號 司命星
659號 賢士星
729號 沃森尼亞星
763號 戀神星
862號 法蘭西星
883號 馬特爾星
895號 陽神星
896號 人面獅星
911號 阿伽門農星
1000號 皮亞齊星
1566號 伊卡魯斯
2209號 天津星
2867號 斯坦斯
3443號 李政道星
3542號 談家楨星
3753號 克魯特尼
3812號 李達三星
4179號 圖塔蒂斯
4913號 王選星
8050號 北師大星
8256號 神舟星
10017號 饒宗頤星
10930號 金庸星
14558號 王淦昌星
21064號 楊利偉星
25143號 糸川
25240號 錢三強星
38628號 雨神星
41981號 姚貝娜星
50000號 創神星夸歐爾
55838號 哈工大星
59000號 北館星
88611號 造神星
90377號 賽德娜
90482號 亡神星厄耳枯斯
90830號 北航星
99942號 毀神星阿波菲斯
134340號 冥王星
136108號 妊神星
136199號 鬩神星
136472號 鳥神星
171448號 谷超豪星
224888號 竺可楨星
236743號 浙江大學星

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