空中课堂|小行星的发现与探索
2023-06-01 18:33 来源:  北京号
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小伙伴们大家好,

天文馆“空中课堂”上课啦!

大多数的孩子都喜欢恐龙。恐龙在地球上生活了大约2亿年,远比百万年的人类历史长久(作为对比,蟑螂的历史更久远。)。大约6500万年前,一颗小行星撞击了地球,很可能撞破了地壳,引起了剧烈的地震和火山爆发,导致那个时代的大多数生物的灭绝,包括恐龙。

静心沉思,天体撞击会影响我们人类吗?看看月亮高低不平的表面,就提醒我们撞击不可避免。晚上天空偶尔滑过的流星也提醒我们有天体侵入了地球大气层。

大约200年前,人们发现几个行星到太阳的距离满足一个简单的关系,约为0.4+0.3*2^n天文单位(日地距离), 比如n=-∞是水星的距离,n=0是金星的距离,n=1是地球的距离,n=2是火星的距离,n=4是木星的距离,不过发现n=3没有对应的行星。怎么回事呢?是不是还有没发现的行星?人们开始寻找是不是还有没发现的行星

1801年1月神父皮亚齐观测到了谷神星,不过之后几个月谷神星隐入了太阳的光芒,不再好观测。高斯发明了一个算法,可以容易预言行星的轨道,根据皮亚齐的观测,他预测了谷神星的轨道。1801年12月,人们在高斯预测的位置附近又找到了谷神星,位于相应n=3的距离。之后人们在火星和木星之间陆续发现了许多其它的小行星。

图1:灶神星,谷神星,与月亮(从左到右)

目前发现了大约100万颗小行星,它们大都位于火星和木星的主小行星带,尺寸从1米到1000千米不等,成分为岩石,金属,或冰。主带小行星总质量约为月亮质量的4%,其中最大的谷神星占了40%,另外三颗次大的灶神星,智神星,和健神星占了20%。

对地球构成威胁的是近地小行星,其轨道接近地球轨道(0.98-1.3倍的日地距离)。目前发现了大约3万颗近地小行星,约1000颗的尺寸大于1000米。如果小行星的轨道与地球轨道有交叉,其尺寸大于140米的就被认为是潜在威胁天体。大约2000颗小行星是潜在威胁天体

不过,更小一些的天体仍会对撞击地区产生影响。2013 年 2 月在俄罗斯的车里雅宾斯克市上空发生了一次约20 米的小行星爆炸,其质量约为7000。爆炸冲击波损坏了建筑和玻璃,大约有1500多人受伤。更出名的是1908年的通古斯大爆炸,形成了一个约50米的陨石撞击坑,摧毁了2000平方公里的树林,可能是一颗直径60米左右的小行星爆炸引起的

图2:主带小行星

目前人类发射的探测器已经成功造访了十几颗近地小行星,并且也已经将采集的小行星样本带回了地球。有些商业公司在计划开采小行星。在小行星防御方面也有很多尝试。2022年美国的DART飞船撞击了围绕一颗近地小行星(Didymos,“孪大星”,直径约780米)旋转的卫星小行星(Dimorphos,“孪小星”,直径约160米)。孪小星绕孪大星每12小时转一圈,撞击使得其轨道周期减小了半个小时。

回望小行星的发现和研究历史,从发现第一颗小行星到现在可以发射探测器撞击小行星,不过200年。这在整个人类的历史上只是短短的一瞬,可是却有这么巨大的跨越,真是让人惊叹不已!!!

(北京天文馆)


作者:

北京市科学技术研究院


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