太陽系內那點事 火星和木星之間消失的“行星”｜小行星帶

大家好,我是斯文 2022年11月19號的凌晨4點 有一個小行星撞擊了地球 它是從加拿大國家電視塔附近的天空飛過去的 最終是在暗大獵狐的上空解體爆炸了 雖然這次爆炸並沒有引發什麼大的災害 也沒有造成人員的傷亡 但是也讓當地的居民感到很緊張 因爲提到小行星撞地球 我們肯定會想到恐龍 恐龍就是在大約6500萬年前 被一顆小行星帶走的 所以很多人都想過 會不會哪一天 人類也會像恐龍一樣 被小行星滅絕呢 而且人類是從什麼時候開始 知道小行星的存在呢 小行星這個名字又是誰給起的呢 這一系列的問題 咱們還得從開普勒說起 1596年的時候 開普勒就發現了一個問題 就是火星跟木星之間的軌道距離非常的遠 要遠大於其他行星軌道間的距離 所以他當時就提出了一個想法 他說會不會火星和木星之間 還有一顆行星我們沒發現呢 但是想法提是提出來了 他自己並沒有想去找這個行星 後來包括牛頓這幫科學家 都根據開普勒的這個想法 也都提出過自己的一些看法 但是沒有人真的動手去找 直到100多年後 1766年的時候 有一個數學家叫約翰提丟斯 他原本是個大學的數學老師 業餘時間就喜歡研究一下天文學 當時天王星和海王星都還沒有被發現 所以那個時候的人普遍都認爲 太陽系就只有六個行星 提丟斯就根據六大行星 跟太陽之間的距離關係 總結出了一個規律 他說如果土星到太陽的距離是100 那水星到太陽的距離就是4 金星是7 地球是10 火星是16 木星是52 土星是100 大家看出來有什麼規律了嗎 如果把每一項都提出一個4 那就變成了4加0 4加3 4加6 4加12 4加48 4加96 大家看3 6 12 48 96這些數 後面的數都是前面數的兩倍 但是大家應該也發現了 中間明顯還少了一項 就是火星和木星之間 這塊是缺失的 這就是當年開普勒的猜想 火星和木星之間應該還有個行星纔對 但是提丟斯又覺得 開普勒提出的這個猜想 已經是100多年前的事了 這塊要是有行星 應該早就被觀測到了纔對 怎麼一直都沒有人提呢 是因爲太小 人們還沒有找到嗎 所以提丟斯猜測 這個地方有的可能不是行星 而是火星或者木星的一個衛星 1772年德國的一個天文學家 叫約翰波德 他在他自己的書裏 《星空研究指南》 引用了提丟斯的這個規律 但是他並沒有說明 這個規律是來自誰 也沒有提起提丟斯 就是原封不動的 把提丟斯說的行星排列規律 拿到他自己書裏了 只有一點跟提丟斯說的不一樣 他認爲火星和木星之間 缺的不是衛星 而是一個行星 結果他這本書大賣 火了 所以這個規律也跟着一起火了 當時的人 就把這個規律叫做了波德法則 九年後1781年 威廉赫歇爾發現了天王星 經過計算 天王星跟太陽之間的距離 也滿足這個規律 所以波德法則傳播的就越來越遠 知道的人也越來越多 然後就有人發現 波德法則跟提丟斯之前說的 怎麼一模一樣呢 很多人就開始認爲 波德這是赤裸裸的抄襲 然後在爭議中又過去了三年 直到1784年 這個功勞被他佔了整整12年之後 他才承認提丟斯 纔是這個規律的原創者 所以這個法則的名字 就從波德法則 變成了提丟斯波德法則 一直沿用至今 但這只是個小插曲 最重要的是天王星的發現 改變了人們對太陽系 六大行星的固有認知 大家都開始重新思考 也許火星和木星之間 真的有一個行星 人們還沒有發現 但是在接下來的十多年裏 都沒有人能找到這顆行星 有人就開始懷疑 這顆行星根本就不存在 很多人也就不找了 但是有一個匈牙利的天文學家 叫馮扎克 他堅信這顆行星是存在的 並且非常有毅力 在這十多年裏 都是自己一個人在找 但結果也是沒找到 於是他找了24個人 來幫他一起找 他給自己的團體起了一個名字 叫天體警察 天體警察團找了一年 還是沒有找到 直到1801年的1月1號 元旦這天 意大利的一個天文學家 叫朱賽佩·皮亞奇 他在火星和木星之間 發現了一個移動的天體 這點我們之前也說過 當時他們對這些天體 並沒有太明確的定義 不動的天體 他們就認爲是橫行 能動的不是會行就是行行 皮亞奇對這個天體 一共進行了24次觀測 最後一次觀測 是在1801年的2月11號 然後他就大病了一場 等他病好之後 再想觀測這個天體的時候 這個天體已經消失了 觀測不到了 由於觀測數據太少了 所以皮亞奇也不太確定 自己看到的這個移動的天體 是會行還是行行 沒辦法 他只能把觀測數據 寄給了他的兩個朋友 一個是奧蘭尼 一個是波德 他希望這兩個人 能通過他的觀測數據 計算出這個天體的軌道 但是很遺憾 這兩個人都沒算出來 直到1801年的9月 當時24歲的數學王子高斯 他只用了兩個月的時間 不僅算出了這個天體的軌道 還開發了一套高效的軌道測定方法 然後他把計算結果寄給了扎克 扎克和他的天體警察團團員奧伯斯 在1801年的12月31號 找到了這個天體 他的位置 跟高斯的計算結果非常接近 雖然這次是扎克和奧伯斯找到的 但是他們把命運權 交給了第一個發現他的人 皮亞奇 皮亞奇用羅馬神話中的農業女神 克瑞斯爲他命名 中文一座古神星 古神星找到了 它跟太陽的距離 也滿足提丟斯的規律 可以彌補火星和木星之間 缺失的那一項 但是有關它的疑問也越來越多 首先它的亮度 不僅無法跟金木水火土五八行星相比 甚至比天王星都暗 天王星離地球太遠了 暗一些也正常 那它離地球這麼近 爲什麼也這麼暗呢 其次古神星發現僅僅三個月之後 奧伯斯在古神星附近 又發現了一個移動的天體 這個天體就是質神星 然後高斯經過計算發現 質神星的軌道和古神星的軌道 幾乎就是同一條 這就非常奇怪了 一條軌道上怎麼可能同時有兩個行星呢 奧伯斯認爲 可能是很久之前的一個大行星分裂形成的 但是赫歇爾覺得 這兩個新發現的天體 就不該被列爲行星 因爲這兩個天體都太小了 但如果不叫它們行星 那叫什麼比較合適呢 1802年的5月 赫歇爾在英國皇家天文學會上提議 應該用小行星一詞 給古神星和質神星重新分類 但是赫歇爾這個提議 大多數人都不太認可 主流觀點還是覺得 古神星和質神星應該是行星 直到後來 他們在古神星和質神星的附近 又發現了兩個新天體 分別是1804年9月1號 天文學家卡爾發現的葷神星 和1807年3月29號 奧伯斯發現的造神星 這下好了 同一條軌道附近出現了四個行星 之前有兩個行星的時候 奧伯斯還可以說 是一個大行星分裂形成的 現在冒出來四個 這怎麼解釋呢 奧伯斯自己也說不清了 這時候就有人想起了 前些年赫歇爾提出過一個小行星的概念 大家這才覺得這個詞很合適啊 於是就將古神星 質神星 葷神星和造神星 都歸類成了小行星 1845年12月8號 有一個天文愛好者叫卡爾亨克 他在觀測造神星的時候 偶然間發現了第五顆小行星 異神星 這一發現不要緊 在接下來的幾十年裏 越來越多的小行星 一顆接一顆的被發現 到了1851年年底的時候 在古神星這片軌道區域上 已經發現了15顆小行星 到了1868年的時候 發現的小行星數量 已經達到了100顆 到了1890年的時候 人類觀測到的小行星數量 已經超過了300顆 300顆小行星 都在這一片軌道區域裏 所以後來人們也不單獨叫小行星了 因爲數量太多了 乾脆把這片區域 就直接叫做小行星帶了 而小行星帶的位置 就在火星和木星的軌道之間 原本大家都覺得 小行星都在火星和木星軌道 之間的小行星帶裏 但是隨着觀測技術的發展 人們發現 原來地球周圍竟然也有小行星 1898年8月13號 德國的天文學家卡爾古斯塔夫 在距離地球軌道 不到2200萬千米的位置 發現了愛神星 他們當時感到非常震驚 因爲愛神星離地球太近了 大約是60倍地月之間的距離 但是讓他們更震驚的是什麼呢 地球周圍的小行星 不止愛神星這一顆 一個多月後 德國天文學家卡爾威廉 又發現了一顆 距離地球更近的小行星 阿布羅星 它跟地球之間的距離 只有1000萬千米 而且它的軌道 跟地球軌道是交叉的 後來天文學家 在地球周圍找到的小行星 越來越多 爲了做取粉 於是他們就把地球周圍的 這些小行星 叫做近地小行星 1994年7月17號 人類觀測到了 有史以來最嚴重的天體撞擊事件 就是彗星撞木星 這顆彗星 被木星的引力拉成了20多塊 這20多塊彗星的碎片 一個接一個的撞向木星 並且在木星上 留下的痕跡長達幾萬米 釋放的能量 相當於在5天內 不間斷的引爆21顆原子彈 這如果換成是地球 人類肯定是活不下來的 地球能不能扛得住都不一定 所以這個事 也給科學家提了一個醒 就是地球周圍有這麼多小行星 有些小行星的軌道 還跟地球軌道有交叉 這對地球來說 是相當大的威脅 誰也說不準 萬一哪天其中一顆小行星 撞向地球 那人類文明 豈不是就要完結了嗎 有人說這純粹是瞎擔心 但其實 這種擔心還真不是多餘的 1908年6月30號 就在現在的俄羅斯西伯利亞 通古斯河附近 發生了一次大爆炸 就是著名的通古斯大爆炸 這次爆炸破壞的森林面積 超過2150平方公里 摧毀了8000萬棵樹 相當於1000顆廣島原子彈爆炸 德國 丹麥 英國 甚至是太平洋對面的華盛頓 都探測到了爆炸產生的衝擊波 後來經過調查 有人說當天早上 在貝加爾湖上空 看到了一個超大的火球飛了過去 當時這個火球的亮度 和太陽差不多 幾分鐘後 一道強光照亮了整個天空 爆炸產生的衝擊波 將附近650公里內的窗戶玻璃 全部震碎 並且看到了蘑菇雲的現象 但比較遺憾的是 這次爆炸的原因到現在也不清楚 如果說是隕石撞地球 也不像 因爲現場沒有發現任何隕石坑 而且更奇怪的是 方圓50公里的樹皮都沒了 而且這些樹都是向一個方向傾倒的 就像是中心爆炸之後 衝擊波向外擴散形成的 但這個爆炸卻不是隕石造成的 那是人類乾的嗎 也不可能 因爲1908年的時候 世界上哪個國家 都沒有這麼大威力的武器 所以很多科學家和地質學家推測 這可能是一次隕石空爆事件 而且很可能是一顆小彗星 因爲彗星的主要成分是由冰和岩石組成的 在空中爆炸之後 上面的冰就蒸發幹了 所以沒有留下隕石的殘骸 如果說通古斯大爆炸 大家覺得沒有什麼說服性 還有一個實實在在的證據 就是希克蘇魯伯隕石坑 這是1970年代末發現的一個超大的隕石坑 直徑180公里 經過測定 發現這個隕石坑 大概是在6500多萬年前形成的 這個時間點大家熟悉吧 正好是恐龍滅絕的事件 所以目前很多人都認爲 就是這次小行星撞地球導致了恐龍滅絕 所以希克蘇魯伯隕石坑的存在 就表明地球確實被小行星撞擊過 並不是空穴來風 所以針對地球周圍的這些小行星 人類必須要重視起來 其實截止2022年11月19號 人類已經有六次都提前預測了小行星撞地球 雖然這六次撞地球的小行星都很小 而且撞擊點都在比較荒涼的地方 沒什麼人 所以並沒有造成太大的影響 但是萬一有一天 要是有一個尺寸大點的小行星掉到城市裏 那後果不堪設想 所以爲了更多的瞭解近地小行星 瞭解它們的脾性 人類決定發射小行星探測器 1996年2月17號 NASA發射了一顆近地小行星探測器 惠和·蘇梅克號 它的探測目標是人類發現的第一顆近地小行星 愛神星 2000年2月14號 惠和·蘇梅克號進入了愛神星的軌道 這是惠和·蘇梅克號拍攝的第一張愛神星圖片 這麼看上去 愛神星很像個土豆 上面有很多個隕石坑 形狀也不規則 在圍繞愛神星探測了幾個月後 惠和·蘇梅克號降落在了愛神星上 這也是人類第一次把探測器着陸小行星 探測器發現 愛神星上的環境還是挺極端的 白天溫度能夠達到100攝氏度 晚上又會降到零下150攝氏度 所以它只在愛神星上工作了十多天 然後就聯繫不上了 永遠的留在了愛神星 2007年9月27號 NASA又發射了黎明號小行星探測器 它的探測目標是小行星帶種質量最大的小行星 造神星 它的質量佔小行星帶總質量的9% 2011年7月16號 黎明號到達了造神星 這是黎明號拍攝的第一張造神星照片 造神星的表面也是佈滿了隕石坑 最出名的是它北半球這三個相鄰的隕石坑 這三個隕石坑的組合 叫雪人隕石坑 而且探測器在它的赤道附近 還發現了很多溝壑 科學家說很可能是水流沖刷形成的 如果真的是水流沖刷形成的話 那造神星是不是也曾經有過生命的演化呢 2012年8月26號 黎明號離開了造神星 前往了下一個目標 古神星 古神星的直徑大約是945千米 曾經被認爲是太陽系體積最大的小行星 但是在2006年的時候 國際天文學聯合會 將古神星重新定義成了矮行星 算是升級了 因爲它是小行星帶種 唯一一個能夠維持球形的天體 這點也是矮行星定義中比較重要的一條 像愛神星和造神星都不滿足這一條 2015年1月26號 黎明號到達了古神星 他發現古神星的成分 跟愛神星和造神星完全不同 大多數小行星都是岩石和金屬混合而成的 而古神星的成分跟繪星很像 是水冰和岩石混合而成的 並且據估計 古神星所含的淡水量可能比地球還多 作爲太陽系裏最容易接近的矮行星 古神星給人類未來的探索 提供了一個非常獨特的機會 因爲這種有水的星球 對人類來說是非常具有吸引力的 將來也許可以利用它上面的資源 進行更遠的太空探索 而且也許有一天 小行星帶可以解答人類面臨的終極問題 就是人類從哪來 死後又將到哪去 隨着未來小行星探索任務的實施 也許能夠找到答案 未經許可,不得翻唱或使用