小行星带(火星和木星轨道之间的小行星)

小行星带火星和木星轨道之间的小行星

小行星带,是位于火星和木星轨道之间的小行星的密集区域,在太阳系中除了九颗大行星以外,还有成千上万颗我们肉眼看不到的小天体,它们沿着椭圆形的轨道不停地围绕太阳公转。

中文名

小行星带

外文名

Asteroid belt

发现者

皮亚齐

发现时间

位置

火星和木星轨道之间

外缘

在小行星带的内缘(距离在1.78和2.0天文单位之间,平均半长轴1.9天文单位)有匈牙利族的小行星。们以匈牙利为主,至少包含52颗知名的小行星。匈牙利族的轨道都有高倾角,并被4:1的柯克伍德空隙与主带分隔开来。有些成员属于穿越火星轨道的小行星,并且可能是因为火星的扰动才使这个家族的成员减少。另一个在小行星主带外缘的高倾角家族是福后星族,轨道在距离太阳2.25到2.5天文单位之间。主要由S-型的小行星组成,在靠近匈牙利族的附近有一些E-型的小行星。最大家族之一的花神星族已知的成员超过800颗,可能是在十亿年前的撞击后形成的, 主要分布在主带的内侧边缘。在主带的外缘有原神星族的小行星,轨道介于3.3至3.5天文单位之间,与木星有7:4的轨道共振。希尔达族的轨道介于3.5和4.2天文单位之间,与木星有3:2的轨道共振。相对来说,在4.2天文单位之外,直到与木星共轨的特洛伊小行星之间仍有少量的小行星。

运动特点

小行星带由原始太阳星云中的一群星子——比行星微小的行星前身——形成。木星的引力阻碍了这些星子形成行星,并造成许多星子相互间高能量的碰撞,于是清扫了这一区域,造成许多残骸和碎片。小行星绕太阳公转的轨道,继续受到木星的摄动,形成了与木星的轨道共振。在这些轨道距离(即柯克伍德空隙)上的小行星会被很快地扫进其它轨道。

大多数小行星是一些形状很不规则、表面粗糙、结构较松的石块,表层有含水矿物。它们的质量很小,按照天文学家的估计,所有小行星加在一起的质量也只有地球质量的4/10000。这些小行星和它们的大行星同伴一起,一面自转,一面自西向东地围绕太阳公转。尽管拥挤,却秩序井然,有时木星的引力会把一些小行星拉出原先的轨道,迫使它们走上一条新的漫游道路。在近年对小行星观测中,还发现一个有趣的现象,有些小行星竟然也有自己的卫星。

测量小行星带中巨大小行星的自转周期显示有一个下限存在,直径大于100米的小行星,自转周期都超过2.2小时。虽然一个结实的物体可以用更高的速率自转,但当小行星的自转周期快过这个数值时,表面的离心力便会大于重力,因此表面所有的松散物质都会被抛离。这也说明直径超过100米的小行星实际上是在碰撞后的瓦砾堆中形成的。

小行星带高密度的天体分布使得彼此间的碰撞频繁(天文学的时间尺度)。在小行星带中半径为10公里的天体,平均每一千万年就会发生一次碰撞。 碰撞会产生许多小行星的碎片(导致新的小行星族产生),而且一些碰撞的残骸可能会在进入地球的大气层并成为陨石。 但当小行星以低速碰撞时,两颗小行星可能会结合在一起。在过去的40亿年中,还有一些小行星带的成员仍保持着原始的特征。

除了小行星的主体之外,小行星带中也包含了半径只有数百微米的尘埃微粒。这些细微颗粒至少有一部分是来自小行星之间的碰撞(或微小的陨石体对小行星的撞击)。由于坡印廷·罗伯逊阻力,来自太阳辐射的压力会使这些粒子以螺旋的路径缓慢的朝向太阳移动。这些细小微粒带动彗星抛出的物质,产生了黄道光,这种微弱的辉光可以太阳西沉后的暮光中,沿着黄道面的平面上观察到。产生黄道光的颗粒半径大约为40微米,而这种颗粒可以维持的生命期通常是700,000年,因此必须有新产生的颗粒源源不断地来自小行星带。

科学研究

小行星带

科罗拉多大学的天文学家丽贝卡·马丁和空间望远镜研究所的马里奥·利维奥提出了一个假说,认为太阳系中小行星带的位置在木星和火星之间并非偶然,而恰恰是地球生命形成的必要条件。太阳系形成之时,木星和太阳之间的引力作用将太阳系内部的尘埃块和小行星拖了出来。小行星带位于所谓的“雪线”上,脆弱的物质如冰块等,在这一距离仍能保持冰冻状态,而再靠近的话就可能融化或分解。

太阳系形成过程中,冷却的岩石和冰块结合,形成我们现在所知的行星。然而在木星形成时,其轨道移位靠近太阳,在木星和太阳之间引力的作用下,“雪线”上的物质分崩离析,一颗新行星的形成过程被中止,只留下小行星带。现在小行星带的总质量只相当于最初形成时的百分之一。

对于太阳系内部的行星(包括地球)来说,这些小行星的攻击已是家常便饭。在理论上小行星还为地球带来了生命形成所需的原材料(如水等),并通过剧烈改变地球的环境和气候,刺激了生命的演化过程。为了确定小行星带并非太阳系所独有,这些红外信号数据指示了在大约90个不同的恒星星系中,也有小行星带的存在。马丁和利维奥研究了520个围绕恒星运转的大型气体星球,发现其中只有19个位于雪线理论位置的外侧。这意味着,只有少于4%的地外行星系统符合间断平衡理论的设定,具备支持智慧生命进化的合适条件。[3]

参考资料

1.那个小行星·微思

2.太阳系内介于火星和木星之间的小行星带·新浪博客

3.小行星带或将成为寻找外星生命关键·新浪科技

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