探秘小行星世界

计划发射探测器近距离飞越或环绕小行星的方法来获得其质量。如通过“尼尔”号（NEAR）和“隼鸟”号（Hayabusa）探测器分别测得了爱神星（Eros，433号）和丝川小行星（Itokawa，25143号）的质量。

从目前的数据分析可以知道，小行星的质量越小，数目就相应地越多。但是尽管小行星的数目众多，所有主带小天体的质量总和也只有2.8×10²¹千克～3.2×10²¹千克，大约为月球质量的4％。

目前的观测和理论研究认为，大多数小行星表面可能都或多或少地覆盖了一层由碎石和松散的尘埃组成的结构，即风化层。对于一个大小超过100千米的小行星，它的风化层可能会达到几米厚；而小于10千米的小行星，其风化层的厚度大约为几厘米到几十厘米。通过对爱神星的观测，科研人员推测在它的表面可能存在厚达几十米的风化层。目前对于小行星更深层的内部结构研究仍然存在很多不确定性，但现有的研究理论认为小行星内部可能是单石结构，也有可能是碎石堆结构（即较小的物体由于相互的引力作用而聚合在一起的结构）。一般认为，大小在大约100米到100千米的小行星可能就是碎石堆结构。

小行星的分类

根据小行星的位置，可将其分为主带小行星（Main　Belt　Asteroid）、特洛伊小行星（Trojan）、柯伊伯带天体（Kuiper　Belt　Object）、半人马天体（Centaurs）和近地小行星（Near-Earth　Asteroid）。国际小行星中心（MPC）的资料显示，目前已发现的小行星总数已接近60万颗，其中超过32万颗已获得了永久编号。

主带小行星在太阳系内，分布在火星和木星轨道之间的小行星带内的小行星称为主带小行星，其轨道半长径的范围为2.17天文单位～3.64天文单位。截止到2012年6月6日，已发现的主带小行星数目已达557482颗，约占已发现小行星总数目的93％。

特洛伊小行星　特洛伊小行星通常运行在相应大行星的拉格朗日点L4或L5上，即分别在其轨道前方或后方60°的位置，在这些位置上的小行星分别被称为各大行星的特洛伊小行星。由于最初仅在木星轨道的L4和L5点附近发现存在小行星，因此特洛伊小行星常用来特指木星轨道上的特洛伊群。随着观测技术的发展，现在在火星、海王星轨道的L4和L5点附近，也都发现了类似的小行星。

柯伊伯带天体　柯伊伯带是位于海王星轨道外的盘状区域，该区域内的小天体称为柯伊伯带小天体（简称KBO）。这类小行星很有可能是早期太阳系物质形成各大行星后的残留物。目前，柯伊伯带小天体中最大的阋神星（Eris，136199号）直径大约为2400千米，略大于冥王星的2300千米。柯伊伯带的发现为研究外太阳系早期的形成与演化提供了极其重要的线索。

半人马天体　半人马天体是近日点在木星轨道之外（可能会穿越木星轨道），而轨道在海王星轨道之内的小天体。由于其轨道在几个大行星之间，从而受到大行星的摄动影响比较大，所以它们的轨道并不十分稳定，这类天体的寿命约为10⁶年～10⁸年。

半人马天体、柯伊伯带天体，以及其它一些穿越大行星轨道的外太阳系小天体将“小行星”和“彗星”之间的界限变得不是那么明确起来，因为有些彗星在接近太阳时因表面气体挥发而变成了小行星。

近地小行星　在火星轨道以内存在着四个小行星群：阿波罗（Apollo）型小行星，阿莫尔（Amor）型小行星，阿登（Aten）型小行星和阿迪娜（Atira）型小行星，这些小行星群被统称为近地小行星。

轨道半长径大于1.0天文单位，而近日距在1.017天文单位之内的小行星被称为阿波罗型小行星。这类小行星的偏心率较大，在演化过程中会穿越地球轨道，因此存在与地球相撞的几率，大约50％的近地小行星属于此类型。

轨道近日距在1.017天文单位～1.3天文单位之间的小行星被称为阿莫尔型小行星。在此轨道范围内的小行星由于受到大行星的引力摄动，所以轨道仍然有可能与地球交会，出现与地球相撞的可能，大约40％的近地小行星属于此类型。

轨道半长径小于1.0天文单位，远日距在0.893天文单位之外的小行星被称为阿登型小行星。阿登型小行星的轨道与地球接近，所以也存在与地球相撞的可能。如2004年发现的小行星阿波菲斯（Apophis，99942号）有可能于2036年撞上地球，这是目前对地球威胁程度最高的阿登型小行星。

轨道在地球轨道内部的小行星称为阿迪娜型小行星，又称为地内小行星。阿迪娜小行星很难被探测到，到目前为止仅发现了17颗。

聚焦近地小行星的威胁

截至2012年6月6日，科学家们已发现了8463颗近地小行星，其中直径超过1千米的小行星就超过了800颗。如果这类天体撞到地球，有可能对人类的生命、财产和地球环境造成毁灭性的打击。

目前我们还不知道那些未发现的近地天体的特定轨道，但是利用现已掌握的有关近地天体数目和大小分布的知识，科学家们还是可以对这类天体进行“危险评估”。

在统计危害的过程中，若只考虑引力作用，则可以认为所有的近地天体轨道在一定的时间内是确定的，因此对于给定大小的近地天体撞上地球的概率是1或者0。虽然大的近地天体（直径大于1千米）撞击在地球的任何位置，都将对地球上的生命构成毁灭性打击，但这种事件的发生频率很低。计算结果显示，目前已观测到的所有此类天体在下世纪以前撞上地球的机会都非常小。直径小于1千米的天体数目众多，其中对地球构成潜在威胁的小行星则可能超过了1300颗，虽然这类小行星对地球造成的破坏不如更大天体严重，但是正是这种数目巨大的小天体将频繁地对人类构成威胁。

目前，小行星撞击地球陆地或海洋时引起的直接和间接效应仍然不十分清楚。地球上的人口分布不均匀，沿海地区的人口密度较大，而当行星撞击海洋时，很有可能产生海啸淹没海岸线。海啸的影响范围很大，因此撞击海啸所产生的危害在小天体撞击危害中很有可能是最严重的。陆地撞击危害指的是小行星或者彗星撞上地球陆地或者在低空的地球大气中发生爆炸而对地面造成的危害。根据Stokes等人的估算，直径在40米～150米之间的硬质、石质物体进入地球大气时如果发生爆炸，将会对地面造成类似于通古斯爆炸那样的危害。根据Harris对于近地天体大小分布的分析发现，发生通古斯类似事件的时间间隔大约为几百年。

小行星的探测历程

近地小行星比较容易到达，而且蕴含着丰富的矿产，它们还对地球有潜在威胁，所以对近地小行星的探测引起了人们的普遍重视。国际上小行星探测活动主要经历了最早期的近距离飞越、低轨环绕探测、表面附着探测和样品采样返回等几个阶段。

早期的近距离飞越阶段。美国发射“伽利略”号（Galileo）探测器的主要目的是探测木星，同时还以飞越的形式探测了2颗小行星：1991年10月29日飞越了小行星加斯普拉（Gaspra，951号），1993年8月28日飞越了小行星Ida。在飞越加斯普拉过程中，共获得了57张加斯普拉的图像，覆盖了加斯普拉表面除去南极区域的其余80％的地方。此外，这此飞越还获得了该小行星的大小和自转周期。在飞越艾达过程中，该卫星拍摄到了艾达表面95％的区域，同时也获得了该小行星的大小和自转周期。该次飞越过程还首次发现了艾达的小卫星。

1996年2月17日，美国发射了“尼尔”号探测器，揭开了小行星深空探测的新纪元。“尼尔”号探测器在1997年6月飞越了C型小行星Mathilde（253号），并获得了该小行星的大小和形状，还首次发现了其表面的巨大陨石坑。“尼尔”号探测器于2000年2月飞抵近地小行星爱神星，展开了为期1年的低轨道绕飞探测活动。在这一过程中，“尼尔”号测量了爱神星的大小、形状、质量、质量分布、重力、磁场、自转率、化学成分以及主要矿物的全球分布等特性。2001年2月，“尼尔”号探测器在爱神星表面成功实现软着陆。“尼尔”号探测器发射升空后向地球发回了约16万张有关爱神星的图像，并收集了大量有关这颗小行星结构、体积和形状的资料，获得了比预期多出10倍的数据，它是人类第一次专门探测小行星的飞行计划。

1998年10月24日发射的“深空”1号探测器，于1999年7月开始飞越近地小行星Braille（9969号），它距离小行星Braille最近时不到26千米。探测了小行星的大小、形状、表面特征、亮度、质量、密度等特性。

1999年2月6日发射的“星尘”号探测器于2002年11月飞越小行星Annefrank（5535号）。发现该小行星的形状很不规则，并且发现这颗小行星实际的大小和预期并不一致。

2003年5月9日，日本发射了“隼鸟”号探测器，目标是探测位于地球和火星之间的丝川小行星，并成功执行了人类首次从小行星带回岩土样品的任务。“隼鸟”号计划事实上是一个以技术验证为主的空间探测任务，它主要是进行空间离子推进器、自主导航、返回地球等技术验证，不过仍然取得了相当多的科学成果。

“隼鸟”号于2005年9月飞抵距离丝川小行星约20千米的预定轨道，对小行星进行探测，并于10月在小行星周围10千米的距离之内再次对其进行观测。探测成像显示，丝川小行星由两颗或更多颗小行星通过引力聚集而成，其表面地貌复杂，既有岩石地形，又有相对平坦的沙砾地带。2005年11月12日，“隼鸟”在距离小行星约200米的距离处投放了漫游器，但这个漫游器由于故障未能着陆于丝川小行星的表面。2010年6月，“隼鸟”探测器成功地降落在澳大利亚的沙漠地带。尽管“隼鸟”号探测器没有采集到小行星的岩石碎片，但仍十分出色地完成了部分任务，它用红外和X射线探测仪拍摄了这颗小行星的图像，并分析了其表层的密度和成分。

2004年3月2日，欧洲空间局成功发射了“罗塞塔”号探测器，其目标是彗星67P／Churyumov-Gerasimenko。2008年9月5日，“罗塞塔”飞越了小行星Steins（2867号）。尽管此次飞越的时间较短（总共大约7分钟），但是“罗塞塔”仍然比较清晰地获得了其形貌。此次飞越测定出Steins的形状如钻石，在其表面还有一个直径约为2.1千米的陨石坑。Steins竟能在如此大的撞击事件后幸存下来是一个令人惊奇的发现。Steins是“罗塞塔”计划飞越的两颗小行星中的第一颗，另一颗小行星为Lutetia（21号）。

2010年7月10日，“罗塞塔”号探测器又飞越了小行星Lutetia，并拍摄了大量的Lutetia高清晰图像，覆盖了超过50％的小行星表面。通过此次飞越，“罗塞塔”号探测器测出了Lutetia的质量和密度，结果显示其密度超过了一般的石质陨石的密度。

2012年12月13日，我国发射的“嫦娥二号”卫星飞越了小行星图塔蒂斯，最近的交会距离仅3.2千米，并在国际上首次获取了该小行星的光学图像。这是我国探测小行星的里程碑式的成就。

小行星是我们太阳系中不可或缺的成员，随着科技的发展，人类对这类天体的研究必将更加深入。也许有一天，人类不仅可以近距离地探测它们，还能脚踏实地地站在小行星上进行研究，甚至移民小行星！

责任编辑／郭晓博

推荐访问:小行星 探秘 世界