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第3章 探索宇宙——神秘的太阳系(2)

在早期的小行星命名中,小行星的名字都来自于希腊或者罗马神话中的人物。如第二颗小行星“智神星”,第三颗小行星“婚神星”,第四颗小行星“灶神星”等。这些小行星也都分别被赋予代表符号,就像太阳和行星被赋予符号一样。

后来,由于小行星被越来越多地发现,命名也开始随意起来。有的人直接将小行星命名为了自己宠物的名字。在1971年之前,这样做并没有引发多少争议。但当一位小行星发现者将2309号小行星命名为“Mr.Spock”时(这是他的一只宠物猫的名字),于是,国际天文学联合会只好出台规则,不鼓励使用动物名来命名小行星。不过,各种各样古怪的名字,比如“詹姆斯·邦德”、“零”等,后来还是被发现者用来为小行星命名。

命名中的困难

给小行星取名过于随意,无规律可循,这样的命名方法遇到了两个明显的困难:神话人物的名字开始不够用;名字越来越复杂,不利于记忆和辨认。

于是,人们开始打破这样的命名方式。第一颗以非神话人物命名的小行星是20号小行星“Massalia”,它的名字是用来纪念法国港口城市马赛。在给小行星命名的最初阶段,发现者在用人名来命名小行星时,通常遵循一条不成文的规则:使用女性的名字。这条潜规则在命名第54号小行星时被打破,这颗小行星是以德国男性博物学家亚历山大·冯·洪堡命名。

对命名进行统一规范

1854年,德国天文学弗雷德在《柏林天文年鉴》中对原有的符号表示方法作了一个重大改变。从第五颗小行星开始,他使用带圈的阿拉伯数字来为小行星编号,这种做法迅速被天文学界广泛采用。到了1867年,前4颗小行星也都有了自己的编号。后来,弗雷德的这种表示方法被进一步改进,圆圈被括弧代替,由此形成了我们今天所使用的小行星编号表示方法。

当一颗小行星在至少4次回归中被观测到,其轨道又能够被非常精确地确定时,它将得到小行星中心给它的一个国际永久编号。永久编号使用阿拉伯数字,数字两端有括弧,如(433)、(4179)、(50000)。在许多情况下,括弧会被省略;对于被命名了的小行星,很多时候数字和括弧都会被一起省略。

在当观测者发现了一颗“新”的小行星时,国际天文学联合会先授予它一个暂定的编号。暂定编号是天文学家为了作进一步观测与证实而排的编号,以此确定“新”的小行星是否为新发现的天体。暂定编号由三部分组成:发现年份、发现月份、最后的字母和数字是用来表示该半个月内发现的小行星的数目顺序号。

国际天文学联合会规定,小行星提名需要同时满足以下条件:名字的长度不超过16个字母;最好是一个单词;名字(在某一语言中)可拼读;名字不具有冒犯性;与已有小行星或行星的自然卫星的名字不可太相近。另外还规定,如果以政治或军事活动而闻名的个人或事件命名,需要在当事人死亡或事件发生超过100年之后才能被用于小行星命名。同时如果用宠物的名字或者纯粹以商业性质命名,将不被接受。

一起来“飘浮”——小行星带的形成

在太阳系形成初期,由于某种原因,在火星与木星之间的这个空当地带未能积聚形成一颗大行星,结果留下了大批的小行星。

什么是小行星带

小行星带是指太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域,由已经被编号的120437颗小行星统计得到的,98.5%的小行星都在此处被发现。由于这是小行星最密集的区域,估计为数多达50万颗,因此这个区域被称为主带,通常称为小行星带。

目前被认同的行星形成理论是太阳星云假说,人们认为星云中构成太阳和行星的材料,是尘埃和气体,因为重力坍塌缩小而生成旋转的盘状。在太阳系最初几百万年的历史中,因吸积过程的碰撞变得很黏稠,造成小颗粒逐渐聚集形成更大的丛集,并且使颗粒的大小呈现稳定持续的增加。一旦聚集到足够的质量,便能经由重力吸引邻近的物质。这些星子就能稳定地累积质量成为岩石的行星或巨大的气体行星。

小行星之间的碰撞

小行星带由原始太阳星云中的一群星子形成。但是,因为木星的重力影响,阻碍了这些星子形成行星,造成许多星子相互碰撞,并形成许多残骸和碎片。小行星带内最大的三颗小行星分别是智神星、婚神星和灶神星,平均直径都超过了400千米。在主带中仅有一颗矮行星,那就是谷神星,直径约为950千米;其余的小行星都较小。

小行星带的物质非常稀薄,目前已经有好几艘太空船安全通过而未曾发生意外。在主带内的小行星依照它们的光谱和主要形式分成三类:碳质、硅酸盐和金属。另外,小行星之间的碰撞可能形成拥有相似轨道特征和成色的小行星族,这些碰撞也是产生黄道光的尘土的主要来源。

原始太阳系的残留物

在平均速度太高的区域,碰撞会使星子碎裂而抑制质量的累积,阻止行星大小的天体生成。在星子的轨道周期与木星的周期成简单整数比的地区,会发生轨道共振,会因扰动改变这些星子的轨道。在火星与木星之间的空间,有许多地方与木星有强烈的轨道共振。当木星在形成的过程中向内移动时,这些共振轨道也会扫掠过小行星带,对散布的星子进行动态的激发,增加彼此的相对速度。星子在这个区域(持续到现在)受到太强烈的摄动因而不能成为行星,只能一如往昔地继续绕着太阳公转,而且小行星带可以视为原始太阳系的残留物。

小行星家族成员

在主带的小行星大约有三分之一属于不同家族的成员。同一家族的小行星来自同一个母体的碎片,共享着相似的轨道元素,像是半长轴、离心率、轨道倾角,还有相似的光谱。由这些轨道元素的图形显示,在主带中的小行星集中于几个家族,大约有20~30个集团可以确定是小行星族,并且可能有共同的起源。小行星家族可以借由光谱的特征来进行辨认。较小的小行星集团称为组或群。

在主带内著名的小行星族有花神星族、司法星族、鸦女星族、曙神星族和司理星族。最大的小行星族是以灶神星为主的灶神星族,科学家推测是由形成灶神星上陨石坑的撞击造成的,而且陨石可能也是起源自这一次的撞击。在主带内也被找到三条明显的尘埃带,它们与曙神星、鸦女星、司理星有相似的轨道倾角,所以可能也属于这些家族。

小行星的自转与公转

凡直径大于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。在小行星带中半径为10千米的天体,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,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的。而来自太阳辐射的压力会使这些粒子以螺旋的路径缓慢地朝向太阳移动。这些细小微粒带动彗星抛出的物质,产生了黄道光。这种微弱的光辉可以在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70万年,因此必须有新产生的颗粒源源不断地来自小行星带作补充。

揭开神秘面纱——这些怪异的小行星

太阳系内有成千上万颗小行星,这些小行星都带着神秘面纱。包括“灶神星”在内的大多数小行星都居住于一个像油炸饼圏的小行星带中,这个小行星带位于火星与木星之间。

谷神星——最大最重的小行星

谷神星发现于1801年,是最早被发现的小行星,也是迄今为止发现的最大小行星。谷神星的质量占整个小行星带三分之一。这颗小行星是如此之重,以至于它也是唯一一颗用重力将自己拉成球体的小行星。由于谷神星非常圆,因此它也被认为是一颗矮行星。谷神星还可能是一颗最潮湿的小行星,其内核可能以冰的形态存储有大量的水资源。还有一种可能是在其表面之下有一个液态层。

艳后星——克丽欧佩特拉星

克丽欧佩特拉是著名的埃及艳后。许多小行星都拥有卫星,有的甚至有两颗卫星。艳后星也拥有两颗卫星,它们分别是阿历克斯太阳神星和克利奥月神星。最奇特之处在于,这颗金属小行星的形状就像一块逼真的狗骨头。艳后星的长、宽、高分别为217千米、94千米和81千米。

赫克托星——最大的特洛伊星

与艳后星一样,赫克托长度也很长。其长宽分别约为370千米和200千米。赫克托星也有卫星。不过这倒与艳后星有所不同,赫克托并不是在主小行星带中,这颗暗红色的天体与木星共用一条轨道,属于特洛伊星,而且是特洛伊族中最大的一颗。这颗行星的名字来自荷马史诗《伊利亚特》中的特洛伊战争。

巴普提斯蒂娜星——恐龙灭绝的杀手

巴普提斯蒂娜星的著名之处在于,它是造成恐龙灭绝的杀手。巴普提斯蒂娜是小行星带中最年轻的小行星家族成员之一。小行星家族是指共享轨道特点的一群小行星,它们以最突出的成员命名。根据计算机模型,巴普提斯蒂娜和它的家族成员产生于大约1.6亿年前,是由一个直径约为60千米的天体与一个直径约为170千米的天体相碰撞产生。这次碰撞形成了数百个较大天体碎片,其中许多都闯入了地球的怀抱。在大约6500万年前,其中一颗或多颗碎片撞向地球,造成了恐龙的灭绝。这次撞击形成了奇克苏卢布陨石坑,如今陨石坑被埋于尤卡坦半岛和墨西哥湾之下。巴普提斯蒂娜的家族成员同样没有放过月球。大约在10900万年前,巴普提斯蒂娜家族的一个成员撞向月球,在月球上形成了著名的第谷环形山。

西弥斯星——地球生命的可能传送者

西弥斯星是一颗较大的主带小行星,它是迄今发现的第一颗,也是唯一一颗表面有冰的小行星。2009年,红外线观测数据证实了该小行星表面冰体及含碳或有机分子的存在。这些特点使得这颗有冰的小行星与主带彗星一样,可能是将水或碳等生命必要物质于40亿年前送到年轻、酷热、干旱的地球上的传送者之一。

托搭提斯星——无法预测的扭曲状天体

托搭提斯星可以说是最畸形的太空岩石之一。它的样子呈现出一种混乱的扭曲状。这种形状的形成,一个原因在于托搭提斯是由两个几乎不可能互相连在一起的部分组成,另一个原因是受到来自地球和木星引力的影响。托搭提斯星的飞行路径会掠过地球。但是,由于它的轨道是无规则的,因此关于它的确切路径以及离地球究竟有多近,数百年来一直无人能够预测。

阿波菲斯发现于2004年,以埃及神话中著名的灾难和破坏之神命名。虽然有许多太空岩石都曾经与地球近距离擦肩而过,但阿波菲斯星是目前最能引起天文学家警觉和公众关注的一颗太空岩石。2004年,它与地球近距离擦肩而过,两者距离仅约为161万千米(约为地球与月亮距离的4倍)。

太阳系八兄弟——个个名字都有来头

太阳系八大行星的命名都是有依据的,下面就来一一了解。

水星“代表”——罗马神墨丘利

水星的英文名字来自罗马神墨丘利。水星的天文符号是一个上面圆形下面交叉的短垂线和一个半圆形,是墨丘利所拿魔杖的形状。在第5世纪,水星被误会成两个不同的行星,这是因为它时常交替地出现在太阳的两侧。当它出现在傍晚时,被叫做墨丘利;但是当它出现在早晨时,为了纪念太阳神阿波罗,被称为阿波罗。毕达哥拉斯后来指出它们实际上是相同的一颗行星。中国古代则称水星为“辰星”。

金星“代表”——维纳斯

中国古人称金星为“太白”或“太白金星”,也称“启明”或“长庚”。古希腊人称为阿佛洛狄特,是希腊神话中爱与美的女神。而在罗马神话中爱与美的女神是维纳斯,因此金星也被称做“维纳斯”。金星的天文符号用维纳斯的梳妆镜来表示。金星同月球一样,也具有周期性的圆缺变化,但由于金星距离地球太远,肉眼是无法看出来的。关于金星的位相变化,曾经被伽利略作为证明哥白尼的日心说的有力证据。

地球“代表”——人类

地球是太阳系中行星之一,按离太阳由近及远的次序排列为第三。它是太阳系类地行星中最大的一颗,也是现代科学确证目前唯一存在生命的行星。行星年龄估计大约有45亿年(4.5×10)。在行星形成后不久,即捕获其唯一的天然卫星——月球。地球上唯一的智慧生物是人类。

火星“代表”——战神阿瑞斯

因为火星看起来是血红色的,所以在西方,以罗马神话中的战神玛尔斯(或希腊神话对应的阿瑞斯)命名它。在古代中国,因为它荧荧如火,故称“荧惑”。火星有两颗小型天然卫星:火卫一Phobos和火卫二Deimos(阿瑞斯儿子们的名字)。两颗卫星都很小而且形状奇特,可能是被引力捕获的小行星。

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