太阳系中有数百万颗小行星。(图片来源:Naeblys via Getty Images)
据美国太空网(By Robert Lea):小行星是大约46亿年前太阳系及其行星形成时遗留下来的岩石物质。
根据美国宇航局的说法,大多数小行星来自火星和木星之间的主小行星带。美国宇航局目前记录的小行星数量超过100万。
小行星以高度扁平或“椭圆形”的圆圈围绕太阳运行,通常无规律地旋转,翻滚并坠入太空。
许多大的小行星有一个或多个小的伴星。这方面的一个例子是Didymos,一颗半英里(780米)宽的小行星,由直径仅525英尺(160米)的小卫星Dimorphos环绕。
小行星也经常被称为“小行星”,大小不等,从已知最大的例子灶神星,直径约326英里(525公里),到直径不到33英尺(10米)的天体。
灶神星最近从谷神星手中夺走了“最大小行星的头衔”,美国宇航局现在将谷神星归类为矮行星。谷神星是主要小行星带中最大的天体,而灶神星是第二大天体。
除了大小不同之外,小行星的形状也各不相同,从近球形到不规则的双叶花生状小行星,如丝川小行星。大多数小行星表面都布满了与其他太空岩石碰撞产生的撞击坑。
美国宇航局表示,尽管大多数小行星潜伏在小行星带中,太阳系最大的行星木星的巨大引力影响可以使它们向随机方向疾驰,包括穿过内太阳系,从而飞向地球。但是不要担心,美国宇航局的行星防御协调办公室(在新标签中打开)正在密切关注近地物体(NEOs),包括小行星,以评估撞击危险,并帮助美国政府计划应对可能的撞击威胁。
小行星、彗星、陨石有什么区别?
使用美国宇航局的定义,小行星是“相对较小、不活跃、绕太阳运行的岩石天体”,而彗星是“相对较小、有时活跃的天体,其冰可以在阳光下蒸发,形成尘埃和气体的大气层(彗发),有时还会形成尘埃和/或气体的尾巴。”
此外,陨石是一种“穿过地球大气层后幸存并降落在地球表面的流星体”,流星被定义为“流星体进入地球大气层并蒸发时产生的光现象;流星。”
小行星是由什么组成的?
在太阳系的行星形成之前,初生的太阳被一个由尘埃和气体组成的圆盘所包围,这个圆盘被称为原行星盘。当这个圆盘的大部分坍缩形成行星时,留下了一些物质。
“简单地说,小行星是太阳系形成时遗留下来的岩石物质。它们是建造行星的最初砖块,”科廷大学的行星科学家弗雷德·乔丹说。告诉空间。"因此,形成所有这些小行星的所有物质大约有45.5亿年的历史了."
在早期太阳系的混乱状态下,这种物质反复碰撞在一起,小颗粒聚集形成小岩石,小岩石聚集形成更大的岩石,最终形成星子——没有大到足以形成行星的天体。进一步的碰撞打碎了这些星子,这些碎片和岩石形成了我们今天看到的小行星。
“所有这些都发生在45亿年前,但自那以后,太阳系一直保持着非常活跃的状态,”Jourdan补充道。“在接下来的几十亿年里,直到现在,一些小行星相互撞击,相互摧毁,碎片重新组合,形成了我们所说的碎石堆小行星。”
这意味着小行星的坚固程度也有所不同。一些小行星是一个坚固的整体,而像贝努鸟这样的其他小行星基本上是漂浮的碎石堆,由较小的天体通过引力松散地结合在一起组成。
“我会说有三种小行星。第一个是单块球粒陨石小行星,所以这是太阳系的真正砖块,”Jourdan解释道。“这些小行星自形成以来相对保持不变。其中一些富含硅酸盐,一些富含碳,它们有着不同的故事。”
第二类是分化的小行星,它们在一段时间内表现得像是形成金属核、地幔和火山外壳的小行星。乔丹说,如果从侧面切开,这些小行星看起来像鸡蛋一样分层,最好的例子是灶神星,他称之为“他最喜欢的小行星”
“最后一种类型是碎石堆小行星,所以这只是当小行星相互撞击,喷出的碎片重新聚集在一起,”Jourdan继续说道。这些小行星由巨石、岩石、鹅卵石、灰尘和大量空隙组成,这使得它们能够抵抗任何进一步的撞击。在这方面,碎石堆有点像巨大的太空垫子。"
小行星的三大组成类别分类组合
c型球粒陨石粘土和硅酸盐s型“石质”硅酸盐和镍铁m型“金属”镍铁
小行星成分的差异与小行星形成时离太阳有多远有关。靠近太阳和形成后的高温导致小行星融化,铁沉入中心,迫使玄武(火山)熔岩浮出表面。
专家解答的小行星常见问题
保罗·乔达斯美国宇航局喷气推进实验室近地天体研究中心主任
我们向美国宇航局喷气推进实验室近地天体研究中心主任保罗·乔达斯询问了一些关于小行星的常见问题。
小行星多久撞击地球一次
大到足以对地面造成损害的小行星大约每世纪撞击地球一次,随着越来越大的小行星,撞击越来越不频繁。在极小的一端,书桌大小的小行星大约每月撞击地球一次,但它们在大气层中燃烧时只会产生明亮的火球。随着你去越来越大的小行星,撞击越来越少。
小行星、陨石、彗星有什么区别?
小行星是围绕太阳运行的岩石/尘埃小天体。陨石是小行星在大气层中解体后遗留在地面上的碎片。大多数小行星并不坚固,当它们在大气层中解体时,往往会在地面上产生流星雨。
彗星也是围绕太阳运行的小天体,但它们也包含冰,当它们靠近太阳并变热时,会产生气体和尘埃大气和尾巴。
我们如何知道一颗潜在危险的小行星是否正向我们飞来?
一旦一颗小行星被发现,它会被追踪尽可能长的时间,以便在地面望远镜中被看到。位置测量结果被输入轨道确定软件,该软件计算小行星的轨迹并将其投射到未来。跟踪数据跨越许多天、几周、几个月或几年,进行几十、几百甚至几千次测量。
考虑到许多小行星离我们有多远,大多数小行星的轨道可以非常精确地预测,任何潜在撞击的可能性都可以提前几年或几十年预测。喷气推进实验室的CNEOS计算所有小行星的高精度轨道,并保留了一份名为哨兵风险表的清单,其中列出了所有在下个世纪有哪怕是最轻微的撞击地球的可能性。
到目前为止,还没有已知的大到足以造成损害的小行星有任何重大机会在下个世纪撞击地球。
什么是近地天体和潜在危险的小行星?
小行星也根据它们的大小和它们相对于地球的位置来分类。根据近地天体研究中心(CNEOS)的说法,小行星利用它们的亮度或“绝对星等”以及它们将阳光反射回太空的能力来估计小行星的大小。
乔达斯说:“近地天体是一颗小行星或彗星,其轨道将其带入太阳系的地球区域。”“大多数小行星都在相当圆的轨道上,位于火星和木星之间的小行星带。近地天体在使它们更靠近太阳的轨道上,并且大致在地球附近。”
根据它们的轨道,美国宇航局将近地天体定义为距离地球不到1.3天文单位的距离,其中1天文单位是地球和太阳之间的距离。大多数近地天体是“近地小行星”(NEA),这些小行星分为三个亚类。
雅典是近地小行星,它们穿过地球轨道,其轨道的半长轴小于地球轨道的半长轴。他们的名字来自2062年雅典。阿波罗也穿过地球的轨道,但是它的半长轴比我们地球的长,并以1862年的阿波罗命名。最后一组,Armors,是地球接近近地小行星,其轨道在地球轨道之外,但在火星轨道之内。
然而,还有一组小行星。可能对地球构成威胁的星球。
乔达斯解释说:“PHO是一个潜在的危险物体,如果它撞击地球,它的体积足够大,超过约140米,或约500英尺,并且它的轨道非常接近地球轨道,大约在500万英里以内。”“随着PHO和地球围绕太阳运行,它们有可能彼此靠得很近,但这并不意味着撞击在短期内不可避免。”
NASA目前报告了586颗已知的潜在危险小行星。
小行星撞击地球吗,多长时间一次?
美国国家航空航天局估计,每年有超过100吨的物质从太空坠落到地球,但是这些物质中有多少是以小行星的形式存在的呢?
如今,小行星撞击的频率低于早期太阳系,尤其是在780万年至1170万年前,当时的条件要混乱得多。
小行星对我们星球的早期撞击可能对地球生命的发展至关重要。正如哈佛大学指出的,对小行星的分析表明,它们可能对在行星表面播种水很重要。
当然,偶尔地球会被更大更具毁灭性的小行星撞击。尤卡坦半岛的希克苏鲁伯地区就是一个显著的例子(请原谅我的双关语)。650万年前,墨西哥的一颗小行星被认为宽度在6.2到9.3英里(10到15公里)之间,撞击了地球,在地球表面留下了6.2英里(10公里)宽的疤痕。
根据自然历史博物馆的说法,这颗被称为“希克苏鲁伯撞击者”的小行星毁灭了75%的地球物种,包括恐龙。乔达斯指出,如此大的小行星的撞击是罕见的。
美国国家航空航天局表示,如果一块25米到半英里(1公里)宽的太空岩石撞击地球,将会造成局部破坏,而大约半英里到一英里(1到2公里)宽的小行星可能会产生全球性影响。
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“大到足以导致全球性灾难的小行星撞击地球[大于1公里或0.62英里]每一百万年才发生一次,它们不太令人担心,因为我们已经发现了95%,”乔达斯说。"我们知道,至少在下个世纪,它们都不会受到撞击."
我们知道这一点的原因是由于美国宇航局和其他太空机构和天文台令人印象深刻的跟踪努力。
我们能从小行星撞击中拯救地球吗?
根据美国国家航空航天局,迄今为止,只有大约40%的460英尺以上(140米以上)大小的小行星被发现。这意味着为这样的事件做好准备是有意义的。虽然有许多概念可以让小行星转向,但只有一个已经在远离地球表面的地方进行了实际测试。
“双小行星重定向测试(DART)任务展示了美国宇航局使用一种称为动能撞击器的概念轻微改变小行星轨道的能力,”乔达斯总结道。用这种技术,宇宙飞船撞击目标并使其速度发生微小变化。如果一颗小行星朝着地球飞来,我们在多年的警告下就知道了碰撞的可能性,而且这颗小行星不是太大,那么像DART这样的航天器就可以用来转移小行星,使其在多年后错过地球。”
DART于2022年9月到达其目标Dimorphos,成功改变了小行星的轨道。该任务代表了人类首次改变天体的路线,但微小的改变表明,要成功部署这样一个拯救地球的任务,需要提前很长时间通知,或“提前时间”。
“对于行星防御来说,如果我们想试图推开小行星,了解它们是由什么组成的是至关重要的,”Jourdan说。“与由岩石瓦砾组成的小行星相比,推动完全由金属组成的分化小行星的一大块是不一样的。每种类型的小行星都需要不同的技术、不同的方法和不同的能量来将小行星推离。
“通过研究这些小行星和陨石,我们可以在我们需要精确和准确的答案来采取行动之前,尽早开始思考这些问题。希望不要太快,如果有的话!”
因此,像CNEOS这样的机构必须继续监视天空,跟踪小行星的轨道,并在未来预测它们。这不仅可以确保人类不会经历与恐龙相同的命运,而且研究这些早期太阳系的化石残留物可以让我们更多地了解我们的星球及其邻居的起源。
额外资源
DART任务是人类第一次尝试改变小行星的方向,为这样一个物体有一天可能接近地球并对地球构成威胁做准备。
CNEOS数据库包含一个已知近地天体列表,包括它们的速度和距离地球的距离。
可以说,地球历史上最著名的小行星是6500万年前撞击我们星球的那颗,它消灭了包括恐龙在内的大约75%的物种。你可以在自然历史博物馆的这些资源中读到更多关于这颗小行星——希克苏鲁伯撞击器的信息。