小行星(Asteroid或Minor planet)是指 太阳系 内类似行星环绕 太阳 运动,但体积和质量比行星小得多的天体,绝大多数的小行星都集中在火星与 木星 轨道之间的 小行星带
小行星一般被认为是由太阳系形成时期的 微行星 (Planetesimal)演变而来,是发现数量最多的 太阳系天体 ,截至2020年12月31日 小行星中心 的数据,太阳系内已有1026572颗小行星被确认(包含 外海王星天体 ), 其中约57%已有正式编号,但这很可能仍仅是所有小行星中的一小部分。受到2000年代以后观测 技术进步 以及观测任务渐多的影响,已发现的小行星数量每天都在持续增长,如今每个月都能有多达数千颗新的小行星被发现。
到1990年为止发现的最大的小行星是 谷神星 (1 Ceres),但2001年后,在 柯伊伯带 内发现的一些小行星的 直径比 谷神星 要大。比如 创神星 (50000 Quaoar)直径为1280千米, 阋神星 (136199 Eris )甚至和 冥王星 (134340 Pluto )差不多大。最大型的小行星开始 重新分类 ,被定义为 矮行星
按照 国际天文联合会 (International Astronomical Union)2006年给出的规范定义,小行星(英语:Asteroid,希腊语:Αστεροειδής)为微型行星(Minor planet)的一种。以 太阳系 而言,小行星属于 太阳系小天体 (Small Solar System Body, SSSB),和行星一样环绕 太阳运动 ,但体积和质量比行星小得多。但绝大部分的小行星都分布于 内太阳系 ,特别是 小行星带 ,加上 外太阳系 小天体(如半人马天体和外海王星天体)的物理特性和内太阳系小天体有较大差异。因此狭义上的小行星(Asteroid)一词更常被用于专指内太阳系既非 彗星 也非 流星体 的小天体。在历史上一直适用于绕太阳公转的任何天体,这些天体在望远镜中都不会分解成圆盘,并且没有观察到具有活动彗星(如 彗尾 )的特征。 外太阳系小行星大多具有类似于彗星的富含 挥发物 的表面,与 主带小行星 区别明显。
现代英语 中,Asteroid、Minor planet、Planetoid虽然有区分,但在历史上或多或少的被视为 同义词 。在中文里,Minor planet长期以来也一直被翻译为小行星,2006年改翻译为“微型行星”后,却很少被使用。因此,中文“小行星”则定义更加广泛一些。广义上的小行星(Minor planet)包括 小行星中心 (Minor Planets Center)给予小行星编号的所有天体,包括所有 矮行星 (Dwarf planets), 特洛伊小行星 (Trojans), 半人马小行星 (Centaurs), 柯伊伯带天体(Kuiper belt objects)以及其他 外海王星天体 (trans-Neptunian objects)。除矮行星外,广义小行星的大小介于流星体和矮行星之间,直径可从1米至1000千米不等,包括在这个尺寸下太阳系里非彗星的所有小天体。
小行星一般被认为是由太阳系形成时期的 微行星 (Planetesimal)演变而来,是发现数量最多的 太阳系天体 。尽管已发现了数量相当庞大的小行星,当中只有极少数的直径大于100公里。到1990年代为止,最大的小行星是 谷神星 (Ceres),但随后在柯伊伯带内发现的一些小行星的 直径比 谷神星要大,比如2000年发现的 小行星20000 伐楼拿(20000 Varuna)的直径为900千米,2002年发现的 创神星 (50000 Quaoar)直径为1280千米,2004年发现的 亡神星 (90482 Orcus)的直径甚至可能达到1800千米。2003年发现的 塞德娜 (90377 Sedna)位于柯伊伯带以外,其直径约为1500千米。不过也有天文学家认为以上这些天体可能都属于矮行星。

小行星 早期发现

1766年,德国的一位中学教师约翰·丹尼尔· 提丢斯 (Johann Daniel Titius)猜测 太阳系 内的行星离太阳的距离构成一个简单的数列。1772年, 柏林 天文台 台长 约翰·波得 (Johann Elert Bode)将这个数列归纳为著名的 提丢斯-波得定则 天文学家认为在距太阳距离为2.8 天文单位 (火星和木星之间)处应有一颗 未发现 的行星。1781年年3月13日, 威廉·赫歇尔 (William Herschel)发现了 天王星 ,人们发现天王星轨道也符合提丢斯-波得定则,因此加深了看法。18世纪末,有许多人开始寻找这颗未被发现的行星。当时 欧洲 的天文学家们组织了世界上第一次国际科研合作项目,在哥达天文台的领导下全天被分为24个区,欧洲各国的天文学家们系统地在这些区域内搜索这颗被称为“幽灵”的行星。但这个项目没有任何成果。
德国数学家约翰·卡尔·弗里德里希·高斯(Johann Carl Friedrich Gauß)发明了一种计算行星和 彗星轨道 的方法,用这种方法只需要几个位置点就可以计算出一颗天体的轨道。高斯读了皮亚齐的发现后,就将这颗天体的位置计算出来,并将数据送往哥达天文台。 海因里希·奥伯斯 (Heinrich Wilhelm Olbers)于1801年12月31日晚重新发现了这颗星,后来皮亚齐将其命名为 谷神星 。1802年 奥伯斯 又发现了另一颗天体,并将其命名为 智神星 ,1804年 婚神星 卡尔·路德维希·哈丁 (Karl Ludwig Harding)发现,1807年奥伯斯又发现了 灶神星 。一直到1845年第五颗小行星 义神星 才被卡尔·路德维希·亨克(Karl Ludwig Hencke)发现,但此后小行星发现速度加快。到1890年为止,天文学家共发现了约300颗小行星。

小行星 发现时间线

小行星发现时间线(含行星)
编号及英文名
中文名
发现时间
发现者
发现者外文名
发现者国籍
Uranus ♅
1781年3月13日
William Herschel
英国
1 Ceres ⚳
1801年1月1日
Giuseppe Piazzi
意大利
2 Pallas ⚴
1802年3月28日
Heinrich Wilhelm Olbers
德国
3 Juno ⚵
1804年9月1日
Karl Ludwig Harding
德国
4 Vesta ⚶
1807年3月29日
Heinrich Wilhelm Olbers
德国
5 Astraea ⚖
1845年12月8日
卡尔·路德维希·亨克
Karl Ludwig Hencke
德国
Neptune ♆
1846年9月23日
法国、德国
6 Hebe 🍷︎
1847年7月1日
卡尔·路德维希·亨克
Karl Ludwig Hencke
德国
7 Iris
1847年8月13日
John Russell Hind
英国
8 Flora ⚘
1847年10月18日
John Russell Hind
英国
9 Metis
1848年4月25日
Andrew Graham
爱尔兰
10 Hygiea ⚕
1849年4月12日
Annibale de Gasparis
意大利
到1868年,发现小行星的总数突破100
到1921年,发现小行星的总数突破1000
Pluto ♇
1930年2月18日
Clyde William Tombaugh
美国
到1989年,发现小行星的总数突破10000
到2005年,发现小行星的总数突破100000
到2020年,发现小行星的总数突破1000000
好奇号火星车在火星拍摄到的灶神星(左上)与谷神星(右上)
1890年后, 摄影 术被引入天文学,为天文学的发展给予了巨大的推动。此前要发现一颗小行星天文学家必须长时间记录每颗可疑的星的位置,比较它们与周围星位置之间的变化。但在摄影底片上一颗相对于 恒星运动 的小行星在底片上拉出 一条线 ,很容易就可以被确定。而且随着底片的 感光度 的增强它们很快就比人眼要灵敏,即使比较暗的小行星也可以被发现。摄影技术的引入使得被发现的小行星的数量增长巨大。当一颗小行星的轨道被确定后,天文学家可以根据对它的 绝对星等 (H)亮度和 反照率 的分析来估计它的大小。为了分析一颗小行星的反照率一般天文学家既使用 可见光 也使用 红外线 的测量。但这个方法还是比较不可靠的,因为每颗小行星的 表面结构 和成分都可能不同,因此根据反照率的分析往往错误比较大。
比较精确的数据可以使用雷达观测来取得。天文学家使用 射电望远镜 作为高功率的 发生器 向小行星投射强 无线电波 。通过测量 反射波 到达的速度可以计算出小行星的距离。对其它数据(衍射数据)的分析可以推导出小行星的形状和大小。观测小行星 掩星 也可以比较精确地推算小行星的大小。到1940年具有永久编号的小行星已经有1564颗。那个时代,高斯的学生德国天文学家 约翰·弗朗茨·恩克 (Johann Franz Encke)和彼得·安德烈亚斯·汉森(Peter Andreas Hansen)长于 轨道计算 ,法国天文学家夏尔·沃尔夫(Charles Joseph Étienne Wolf)和德国天文学家卡尔·威廉·莱因穆特(Karl Wilhelm Reinmuth)在观测上有许多发现而贡献尤大。

小行星 自动方法

天文学家早在1898年就发现了 近地小行星 爱神星 (433 Eros),而1930年代又发现了一系列类似的天体,它们包括 小行星1221 阿莫尔(1221 Amor), 小行星1862 阿波罗(1862 Apollo),小行星2101 阿多尼斯 (2101 Adonis),最后是小行星69230 赫尔墨斯 (69230 Hermes)。之后的研究发现,赫尔墨斯曾在1937年10月30日距离地球仅0.005 AU。天文学家开始意识到发生小行星撞击地球的可能性。
在随后的几十年中发生的几个事件引起了人们的警觉。人们越来越接受 路易斯·阿尔瓦雷茨 (Luis Walter Alvarez)提出的 小行星撞击说 ,即 撞击事件 导致了 白垩纪大灭绝 。1994年观察到的 苏梅克列维9号彗星 Shoemaker-Levy 9 )撞击木星。美国军方还解密了相关情报,这些情报是为探测 核爆炸 而建造的 军用卫星 已经探测到数百起高空撞击事件,撞击物大小范围从1米到10米不等。
1990年代以来, 电荷耦合器件 CCD )相机和计算机控制 望远镜 技术的进步,推动了高效率的 巡天观测 。截至2011年,据估计直径1千米或更大的近地小行星中的89%至96%已被发现。 使用此类系统的团队名单如下表格所示。截至2020年,仅 林肯近地小行星研究小组 (LINEAR)就发现了近15万颗小行星。在所有巡天搜索中,已发现2万多颗近地小行星, 其中近900颗小行星直径大于1千米(0. 6英里 )。 发现小行星数量最多的个人,排名前三的是分别是 荷兰 裔美国天文学家汤姆·格雷尔斯(Tom Gehrels)、荷兰天文学家英格丽·范·豪敦-格勒内费尔德(Ingrid van Houten-Groeneveld)及其丈夫科内利斯·约翰内斯·范·豪敦(Cornelis Johannes van Houten),分别发现了4661颗、4644颗、4643颗小行星。不过,他们属于同一个团队,发现数量有重复统计,并且三人都相继去世。仅次于他们的是 比利时 天文学家艾瑞克·怀特·埃尔斯特(Eric Walter Elst),共独立发现了3869颗小行星。发现小行星数量最多的中国人是出生于1988年的 叶泉志
小行星巡天搜索项目列表(数据截止2020年)
中文名称
英文名称
发现数
Lincoln Near-Earth Asteroid Research
149799
Near-Earth Asteroid Tracking
41659
Spacewatch
154777
Lowell Observatory Near-Earth-Object Search
22535
莱蒙山巡天(MLS)
Mount Lemmon Survey
69630
卡塔利娜巡天(CSS)
Catalina Sky Survey
28727
泛星计划 (Pan-STARRS)
Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System
10165
广域红外线巡天探测卫星(NEOWISE)
Near-Earth Object Wide-field Infrared Survey Explorer
4615
赛丁泉巡天(SSS)
Siding Spring Survey
3177
马略卡岛 天文台
Astronomical Observatory of Mallorca
2741
Sloan Digital Sky Survey
1849
帕洛玛-莱顿巡天(PLS)
Palomar–Leiden survey
4638
乌普萨拉-欧洲南方天文台巡天(UESAC)
Uppsala–ESO Survey of Asteroids and Comets
1123
国家天文台 施密特CCD小行星巡天计划
Beijing Schmidt CCD Asteroid Program(SCAP)
1304
帝王台近地天体巡天(CINEOS)
Campo Imperatore Near-Earth Object Survey
1690
日本太空卫士协会(BATTeRS)
Bisei Asteroid Tracking Telescope for Rapid Survey
440
Asiago-DLR小行星巡天(ADAS)
Asiago-DLR Asteroid Survey
219
小行星地面撞击最后警报系统(ATLAS)
Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System
-

小行星 现代发现

自1990年代以来,在 柯伊伯带 内发现的一些小行星的直径比谷神星要大,比如2000年发现的 伐楼拿 (20000 Varuna)的直径为900千米,2002年发现的 创神星 (50000 Quaoar)直径为1280千米,2004年发现的 亡神星 (90482 Orcus)的直径甚至可能达到1800千米。2003年发现的 塞德娜 (90377 Sedna)位于柯伊伯带以外,其直径约为1500千米。2018年5月, 欧洲南方天文台 宣布,一个国际研究小组利用其设在 智利 甚大望远镜 海王星 外发现了一颗富含碳的小行星,距离地球约40亿千米。这是天文学家首次在太阳系 边缘区域 发现这类天体,有望为研究太阳系形成早期提供依据。
进入21世纪,小行星发现数量以每年数万颗的速度增长,或许存在着近百万颗直径为1千米左右的小行星,由于太小而还未在地球上观察到。截至2018年的数字,有26颗小行星的直径大于200千米。对这些容易发现的小行星的 观测数据 已基本完成,大约99%的小行星的直径小于100千米。对那些直径在10到100千米之间的小行星的编录工作已完成了一半。尽管小行星数量众多,但是内太阳系所有小行星的质量之和比月球质量还小。 小行星发现数量增长示意图,发现数量在1990年代后激增
根据 小行星中心 的数据,截至2020年12月31日,太阳系内已有1026572颗小行星被确认(包含外 太阳系小天体 ),其中约57%已有正式编号,但这很可能仍仅是所有小行星中的一小部分。受到2000年代以后观测 技术进步 以及巡天观测任务渐多的影响,小行星数量每天都在持续增长,如今每个月都能有多达数千颗新的小行星被发现。
2021年11月29日,经 国际天文学联合会 (IAU)小 天体命名 委员会批准,命名第23692号小行星为“ 南大天文学子星 ”,从此,浩瀚宇宙又增加了一颗“南大系”小行星。
国际编号为42175号的小行星,以中国科学家于洋的名字命名为“Yuyang”星。于洋是 北京航空航天大学 教授,祖籍 黄骅市 齐家务镇 隆儿庄村 ,1986年1月出生于 沧州
2022年7月27日,国际小行星中心发布公告确认 中国科学院紫金山天文台 于7月23日、24日新发现两颗近地小行星—— 2022 OS1 2022 ON1 。这两颗小行星均是紫金山天文台 盱眙 近地天体 观测站 近地天体望远镜观测到的。
2022年12月, 欧洲航天局 社交媒体 推特 上发文称,欧洲科学家发现了一颗 小行星2015 RN35飞向地球 会合-舒梅克号拍摄的爱神星(433 Eros)照片
小行星的名字由两个部分组成:前面是一个永久编号,后面是一个名字。每颗被证实的小行星先会获得一个永久编号, 发现者 可以为这颗小行星建议一个名字。这个名字要由 国际天文联合会 批准才被正式采纳,原因是因为小行星的命名有一定的规则。因此绝大部分小行星没有名字,尤其是永久编号在超过10000的小行星。假如小行星的轨道可以足够精确地被确定后,那么它的发现就算是被证实了。新发现的小行星被赋予临时名称,是由发现年份、两个字母、数字 下标 组成,比如 2002 AT4 ,字母数字代码表示发现的半个月以及该半个月内的序列。 确认小行星的轨道后,系统会为其编号,然后再为其命名,例如 爱神星 (433 Eros)。 正式的 命名约定 在数字周围使用括号,例如 (433)Eros,但不用括号的情况却很普遍。 在一些非正式的情况下,小行星名称通常会完全删除数字,或者在在第一次提及含数字的名称之后,后续使用名称就不再包含数字。未命名的小行星也经常以括号中的永久编号加上临时名称表示,例如(148209) 2000 CR105 。已经有 中文译名 的知名小行星可以用名称直接表示,例如 颖神星 中华星 ,没有命名或较晚才有中文译名的一般以“小行星+编号”表示,例如 小行星25143 就是日本探测器 隼鸟号 访问过的 糸川小行星 。本文为了链接其他 百度百科 词条,也用”小行星+编号+名称“的写法表示。
小行星的发现者可以根据 国际天文学联合会 制定的指南提出名字。皮亚齐于1801年在 西西里岛 发现第一颗小行星,他将这颗星起名为 谷神 ·费迪南星。前一部分是以西西里岛的保护神谷神 克瑞斯 命名的,后一部分是以那不勒斯王国的国王费迪南四世命名的。但各国学者们对此不满意,因此将第二部分去掉了,所以第一颗小行星的 正式名称 谷神星 (1 Ceres)。此后发现的小行星都是按这个传统以罗马或希腊的神来命名的,如 智神星 (2 Pallas)、 婚神星 (3 Juno)、 灶神星 (4 Vesta)、 义神星 (5 Astraea)等,约定命名权归发现者,而且必须使用女性神的名字。
但随着越来越多的小行星被发现,最后 西方神话 中的名字都用光了。因此后来的小行星以发现者夫人的名字、历史人物或其他重要人物、城市、地点、童话人物名字或其他神话里的神来命名。直到21世纪初,才废除采用 女性化 名称的命名方式。比如 艳后星 (216 Kleopatra)是依据埃及女王 克娄巴特拉七世 命名的, 小行星2001 爱因斯坦(2001 Einstein)是以 阿尔伯特·爱因斯坦 (Albert Einstein)命名的,小行星17744福斯特(17744 Foster)是依据美国女演员 朱迪·福斯特 (Jodie Foster)命名的, 小行星1773 (1773 Rumpelstilz)是以格林童话中的一个侏儒命名的。
对于一些编号是1000的倍数的小行星,习惯上以特别重要的人、物来命名(但常有例外)。由于永久编号已超过100000,一些原来应对5位 小行星编号 的程序便无法支持,因此出现万位数字采用 英文字母 的编号表示方法,即A=10、B=11……Z=35;a=36……z=61,这样619999号以下的小行星仍然可以用5位表示。
早期天文学家认为小行星是一颗在火星和木星之间的行星破碎而形成的。但从小行星的分布特征来看,它们并不像是曾经集结在一起。而且,小行星带内所有小行星的全部质量只有 月球 质量的4%。即便将所有的 内太阳系 小行星加在一起组成一个单一的天体,那么它的直径只有不到1500千米,甚至小于 冥王星 。现代天文学家认为小行星是 太阳系 形成过程中没有形成行星的残留物质。 木星 在太阳系形成时的 质量增长 最快,它的引力阻止了小行星带区域另一颗行星的形成。 小行星带 中的小行星轨道受到木星的干扰,它们不断碰撞和破碎。其它的物质被逐出它们的轨道与其它行星相撞。大的小行星在形成后由于铝的放射性同位素26Al、铁的 放射性同位素 60Fe衰变而产生热量。较重的元素如镍和铁在这种情况下向小行星的内部下沉,较轻的元素如硅则上浮。这样一来就造成了小行星内部物质的分离。在此后的碰撞和破裂后所产生的新的小行星的构成因此也不同。有些碎片后来落到地球上成为陨石。

小行星 自转

过去天文学家以为小行星是一整块完整单一的岩石,但小行星的 密度比 岩石低,而且它们表面上巨大的 环形山 说明比较大小行星的组织比较松散。这样松散的物体在大的撞击下不会碎裂,而可以将撞击的能量吸收过来。完整单一的物体在大的撞击下会被 冲击波 击碎。此外大型小行星的自转速度很慢,速度存在上限,很少有直径大于100米的小行星的 自转周期 小于2.2小时。如果小行星的自转速度快于此速度,则表面的 惯性力 大于重力,任何松弛的表面物质都会被甩出,小行星也可能会因 离心力 解体。天文学家一般认为大于200米的小行星主要是由碎石堆组成的。而被甩出的部分较小碎片也可能成为一些小行星的卫星, 林神星 (87 Sylvia)便拥有两颗卫星。
12颗质量最大的小行星在小行星带中的质量占比
内太阳系小行星的大小差异很大,从最大的小行星谷神星接近1000千米,最小的则是1米大小的岩石。最大的三个小行星非常像微型行星:它们大致呈球形,内部至少具有部分差异,被认为是存留下来的 原行星 。但绝大多数小行星都比较小,且形状不规则,被认为是饱受摧残的小行星或较大物体的碎片。 矮行星 谷神星 是内太阳系最大的小行星,直径为940千米(580英里)。仅此谷神星的是灶神星和智神星,直径都超过500千米(300英里)。灶神星是仅有的肉眼可见的 主带小行星 。在极少数情况下,近地小行星在 最近距离 上可能会短暂肉眼可见。比如 毁神星 (99942 Apophis)。位于火星和木星轨道之间的小行星带所有 物体的质量 估计在(2.8–3.2)×10 21 kg的范围内,约为月球质量的4%。 谷神星 为0.938×10 21 千克,约占 总质量 的三分之一,再加上紧随其后三个小行星, 灶神星 (9%), 智神星 (7%)和 健神星 (3%),四个最大的小行星质量之和约占内太阳系小行星总质量的一半,而此后质量较大的三个小行星, 小行星704 (704 Interamnia)占1.3%, 小行星511 戴维达(511 Davida)占1.3% , 司法星 (15 Eunomia)占1.1%,加起来仅占另外3.7%。小行星的数量随着其质量的减少而迅速增加,随着大小的增加而显着减少,通常遵循 幂定律 ,但直径在5千米和100千米处出现波动,其中发现的小行星比 对数分布 所预计的要多。

小行星 最大的小行星

尽管在小行星带中的位置使它们无法成为行星,但三个最大的小行星(谷神星,灶神星和智神星)曾是完整的 原行星 (Protoplanetary)。与大多数不规则形状的小行星相比,它们具有行星才有的许多特征。第四大的健神星看起来几乎是球形的,尽管它可能像大多数小行星一样具有 未分化 的内部。
谷神星 是仅有的具有完全 椭球体 的小行星,因此是小行星带仅有的矮行星。绝对星等约为3.32比其他小行星大得多,并且可能拥有冰层。谷神星有行星一样的特征,拥有地壳, 地幔 和核心,但在地球上没有发现谷神星陨石。 尽管 灶神星 在太阳系的霜冻线内形成,但内部也有差异,主要由 玄武岩 组成,其中含有 橄榄石 等矿物。不考虑位于灶神星南极的Rheasilvia 陨石坑 的凹陷,灶神星还具有椭球状。 灶神星是灶神星家族和其他 V-型小行星 的母体,并且是 HED陨石 的来源,HED陨石占地球上所有陨石的5%。
灶神星、谷神星与月球大小比较
智神星 的不同寻常之处在于,它像天王星一样侧着旋转,其 自转轴 相对于其 轨道平面 成大角度倾斜。其成分与谷神星相似:碳和硅含量高,并且可能存在部分差异。智神星是智神星家族的母体。 健神星 是最大的碳质小行星,与其他最大的小行星不同,它相对靠近黄道平面。它是健神星家族的最大成员和推测的母体。由于表面上没有像灶神星上那样足够大的 撞击坑 ,因此人们认为健神星可能在形成健神星家族的碰撞中被完全破坏,并在损失较少的情况下重新聚集超过其质量的2%。2017年和2018年,天文学家使用 甚大望远镜 的SPHERE成像仪进行观测,2019年底宣布发现健神星具有近乎球形的形状,符合矮行星的 流体静力平衡 条件,或者早期处于流体静力平衡状态,后来被破坏。

小行星 组成

经过对所有 陨星 的分析,其中 92.8%的成分是 二氧化硅 (岩石),5.7%是铁和镍,剩余部分是这三种物质的混合物。含石量大的陨星称为 石陨石 ,占陨星总量的93.3%;含铁量大的陨星称为 陨铁 ,占陨星总量的5.4%;成分是岩石与 铁镍合金 的混合的陨星被称为 石铁陨石 ,占陨星总量的1.3%。因为陨石与地球岩石非常相似,所以较难辨别。最大的小行星直径也只有1000千米左右,微型小行星则只有 鹅卵石 一般大小。小行星的物理组成各不相同,并且在大多数情况下了解甚少。 谷神星 似乎由冰冷的地幔覆盖的岩石核心组成, 灶神星 被认为具有 镍铁 核心,橄榄石地幔和玄武质地壳。 健神星 似乎具有均匀的 碳质球粒陨石 组成,被认为是最大的未分化小行星。大多数较小的小行星被认为是靠重力松散 地堆 在一起的碎石堆,尽管很可能是固体。一些小行星拥有卫星或为 双小行星 系统。碎石堆状的小行星,卫星,双小行星和分散的小行星家族被认为是碰撞导致小行星母体破裂的结果。
灶神星与其他较小小行星大小比较
小行星含有微量的 氨基酸 和其他 有机化合物 ,一些人推测小行星撞击可能已经为地球早期带来了引发生命诞生所需的化学 物质 ,甚至可能将生命本身带入了地球。2011年8月,基于 NASA 对地球上发现的陨石的研究报告表明,外 太空 的小行星和彗星上可能含有 DNA RNA 组成单元 ,比如 腺嘌呤 鸟嘌呤 和其他相关 有机分子
小行星的组成是从 反照率 ,表面光谱和密度这三个主要来源计算出来的。密度只能通过观察小行星可能拥有的 卫星轨道 来准确确定。拥有卫星的小行星要么由碎石堆组成,体积可能是一半为空洞,要么是一块松散的岩石,要么是金属 聚集体 。拥有卫星的小行星中直径最大约为280千米,包括 赫女星 (121 Hermione)为268×186×183 千米, 林神星 (87 Sylvia)为384×262×232 千米。体积大于林神星的小行星只有六颗,却都没有卫星。但是一些较小的小行星的质量却更大,这表明它们可能没有被破坏。实际上,与 测距误差 相同,与林神星同等大小的 小行星511 戴维达(511 Davida),估计是其质量的两倍半,其自转高度不确定。林神星之类的小行星很可能由碎石堆组成,这可能是受到破坏性影响的结果。这对太阳系形成理论产生了重要影响,计算机对涉及固体的碰撞的模拟显示,它们在相互融合时经常相互破坏,但碎石堆碰撞更有可能产生小行星合并。这意味着这些行星的核心可能形成得相对较快。
艺术家笔下的被白矮星撕碎的小行星
1990年, 阿尔及利亚 发现了陨石Acfer 049,2019年科学家发现里面有冰化石,这是小行星组成中含有 水冰 的第一个 直接证据 。2009年10月7日,使用NASA的 红外望远镜 装置确认了 司理星 (24 Themis )表面上存在水冰。小行星的表面似乎完全被冰覆盖。随着该冰层的升华,表面下的冰层可能会补充冰层。表面也检测到有机化合物。科学家认为,撞击产生月球后,带入地球的第一批水是由小行星撞击所输送的,司理星上存在的冰支持了这一理论。 2013年10月,在绕 白矮星 GD 61运行的小行星上,首次发现了太阳系外天体上的水。2014年1月22日, 欧洲航天局 (ESA)宣布首次在小行星带最大的天体谷神星上检测到 水蒸气 。2010年底, 小行星596 希拉(596 Scheila)的 亮度比 预计提高了两倍。随后,科学家使用 赫歇尔太空望远镜 远红外成像仪 在内的多个 太空望远镜 对其进行观测,出乎意料的发现了羽状 喷流 ,因为这通常在彗星上发现,而不是小行星。有些天文学家认为彗星和小行星之间的界线已经越来越模糊。 2016年5月,来自广域红外勘测仪和NEOWISE任务的重要小行星数据受到了质疑。尽管早期的原始批评未经过 同行评审 ,随后发表了较新的同行评审研究。2019年11月,科学家报告首次在陨石中检测到包括 核糖 在内的糖分子,这表明小行星上的 化学过程 可以产生一些对生命至关重要的根本生物成分。 灶神星上的撞击坑地形
如果形状不规则,四大小行星(谷神星、智神星、灶神星和健神星)以外的大多数小行星的外观可能大致相似。 50千米直径的 梅西尔德星 253 Mathilde )是一块碎石堆,上面充满了撞击坑,撞击坑直径大小几乎等于小行星半径。地球观测到的300千米直径的 小行星511 戴维达(511 Davida),体积仅次于四大小行星,由碰撞碎屑形成,照片揭示了一个类似的角度剖面,表明它也被半径大小的撞击坑所饱和。近距离观察到的中等大小的小行星,如 梅西尔德星 艾女星 243 Ida ),也发现了覆盖在地表的 深灰 石。在四大小行星中,智神星和健神星表面细节实际上是未知的。灶神星在其南极有一个压裂裂缝,围绕着一个半径大小的撞击坑,但灶神星是一个椭球体。在哈勃太空望远镜提供的照片中,谷神星似乎完全不同,其 表面特征 不太可能是由于简单的撞击坑和撞击盆地所致,2015年3月6日进入谷神星轨道的 黎明号 探测器揭示了更多的细节。由于 太阳风 作用,小行星会随着年龄的增长而变暗和变红。但有证据表明,大多数颜色变化都是在最初的几十万年 迅速发生 的,从而限制了 光谱测量 对确定小行星年龄的 可信度
平均直径超过 240 千米的小行星约有16个。它们都位于 地球轨道 外侧到 土星 的轨道内侧的太空中。而绝大多数的小行星都集中在火星与木星轨道之间的小行星带。其中一些小行星的运行轨道与地球轨道相交,曾有某些小行星与地球发生过碰撞。按 轨道根数 统计分析 轨道倾角 在约5 度和 偏心率 约0.17处的小行星数目最多。 柯克伍德空隙 是按小行星平均 日心距离 统计得到的最著名的分布特征。小行星数N 与平均 冲日 星等 m 之间满足统计关系logN=0.39m-3.3,小行星直径(d,单位为千米)同 绝对星等 (H)之间满足统计公式logd=3.7-0.2H。小行星数随直径的分布在直径约30千米附近出现间断。

小行星 近地小行星

近地小行星 (Near-Earth asteroids)是一个笼统的术语,指那些轨道接近地球轨道的小行星。 近地天体 除了近地小行星外,还包括 近地彗星 等。据天文学家测算,这些近地小行星可能已经在自己的轨道上运行了1000万至1亿年,而它们最终的命运不是与 内行星 碰撞,就是在接近内行星时被抛射出太阳系。近年人们对这些小行星的研究加深了,因为它们理论上是有可能与地球相撞的。比较有成绩的计划包括 林肯近地小行星研究小组 (LINEAR)、 近地小行星追踪 (NEAT)和罗威尔天文台近地天体搜索计划(LONEOS)等。 美国航空航天局 发言人表示,截至2017年12月24日,人类已经发现地球周围有17495个近地天体,其中小行星为17389个。根据 小行星中心 的数据,截至2020年12月31日,近地小行星数量为24810颗。 已知的近地小行星,图中显示为绿色(截至2018年1月)
  • 祝融型小行星 (Vulcanoid asteroids)是一类假想的小行星,也称 水内小行星 ,它的轨道完全在水星的轨道内,远日点小于0.3874天文单位。天文学家多年来对 祝融星 (Vulcan,也译为 火神星 )进行了几次搜索,但迄今为止还没有发现。
  • 阿提拉/ 阿波希利型小行星 (Atira/Apoheles asteroids)是指在地球近日点距内运行的小行星,因此完全包含在地球的轨道内。 第一个确认成员是阿提拉(163693 Atira)。 截至2020年,由22颗小行星组成,其中6颗已编号。一组已知的小行星,它们的远日点小于0.983天文单位,这意味着它们的轨道完全在地球的轨道内。该小行星群以其第一个确认成员163693 Atira命名。截至2020年,该类型小行星共有22个成员。
  • 阿登型小行星 (Aten asteroids)是指半长轴小于地球,并且其远日点大于0.983 AU的小行星,是穿越地球轨道的小行星,以1976年发现的 小行星2062 (2062 Aten)命名。截至2020年,由1841颗小行星组成。这个群的小行星的轨道一般在地球轨道以内。该小行星群有些成员的偏心率比较高,可能从地球轨道内与地球轨道向交。
  • 阿波罗型小行星 (Apollo asteroids)是指半长轴大于地球,而近日点距离小于或等于1.017 AU的小行星,这也是穿越地球轨道的小行星,以1932年发现的 小行星1862 (1862 Apollo)命名。截至2018年12月,由10485颗小行星组成。这个小行星群的小行星的轨道位于火星和地球之间。其中一些小行星的轨道的 偏心率 非常高,它们的近日点一直到达 金星 轨道内。这个小行星群典型的小行星轨道在0.65到2.29天文单位之间。小行星69230赫尔墨斯(69230 Hermes)在仅1.5月球距离处飞掠地球。
  • 阿周那型小行星 (Arjuna asteroids)被模糊地定义为轨道与地球相似的小行星、即平均轨道半径约为1 AU,偏心率和轨道倾角较低。由于这个定义较模糊,属于阿波希利、阿登、阿波罗或阿莫尔型的一些小行星也可以归类为阿周那型。这个术语由 太空监测计划 (Spacewatch)引入,并不是指现有的小行星,例子包括1991 VG。
  • 阿莫尔型小行星 (Amor asteroids),未越过地球轨道的近地小行星,近日点在地球轨道之外,完全在地球轨道之外运行,位于离太阳1.08到2.76天文单位。根据它们的半长轴位于地球轨道和小行星带之间的位置,该类型小行星进一步细分为四个亚型。该类型小行星是近地小行星,以 小行星1221 阿莫尔(1221 Amor )命名,但并不穿越地球轨道。这一类小行星穿越火星轨道并来到地球轨道附近。其代表性的小行星是1898年发现的 爱神星 (433 Eros),这颗小行星可以到达离地球0.15天文单位的距离。1900年和1931年 爱神星 (433 Eros)来到地球附近时,天文学家利用这个机会来确定它的大小。1911年发现的 小行星719 阿尔伯特(719 Albert)后来又失踪了,一直到2000年它才重新被发现。

小行星 越火小行星

越火小行星全称为 火星 轨道穿越小行星(Mars-crosser asteroids,MCA),也称为火星穿越者(Mars crosser,MC)。越火小行星是一种横穿火星轨道的小行星,但不一定与地球的轨道接近,也包括两个编号为 小行星5261 尤里卡(5261 Eureka)和(101429)1998 VF 31 火星特洛伊 。许多数据库,例如 喷气推进实验室 (Jet Propulsion Laboratory)的小行星数据库( JPL SBDB),仅将 近日点 大于1.3 AU 的小行星列为越火小行星。一个近日点小于此值的小行星,即使它正在穿越火星轨道并且正在穿越(或接近)地球轨道,也被归为 近地小行星 。越火小行星的近日点位于火星 远日点 以内(1.67 AU),但在火星近日点以外(1.38 AU)。 越火小行星数量较多,JPL SBDB共列出了13500个。其中只有18个视星等比绝对星等(H)12.5高,通常这些绝对星等(H)小于12.5的小行星直径大于13 千米(取决于 反照率 )。已知最小的越火小行星的绝对星等(H)约为24,直径通常小于100米。
柯克伍德空隙
约90%已知的小行星的轨道位于 小行星带 (The asteroid belt)中。小行星带是一个位于 火星 木星 轨道之间的相当宽广的区域,大约在2至4 AU之间,是最早发现的和最著名的 小行星群 。谷神星、智神星等最早被发现的小行星都位于小行星带内。小行星带成员沿着火星与木星之间的大致圆形轨道运行,偏心率低于0.3,轨道倾角小于30°。由于木星的引力影响,它们无法汇聚形成行星。美国天文学家 丹尼尔·柯克伍德 (Daniel Kirkwood)在1874年首次发现,木星的引力影响通过 轨道共振 在小行星带中清理出几条柯克伍德空隙,主要空隙位于位于2.06、2.50、2.82、3.03、3.27 AU处。 柯克伍德空隙 可将小行星带进一步细分内小行星带、中小行星带、外小行星带。
4条主要的柯克伍德空隙小行星带划分为三个区域
  • 内小行星带,被3:1木星共振轨道分割,位于2.50 AU处的强柯克伍德空隙之内。最大的成员是 灶神星 (4 Vesta)。
    • 显然还包括一个称为主带I小行星的组,其半长轴在2.3 AU和2.5 AU之间,且 轨道倾角 小于18°。
  • 中小行星带,在3:1和5:2的木星共振轨道之间,后者在2.82 AU。最大的成员是 谷神星 (1 Ceres)。
    • 主带IIa小行星的半长轴在2.5 AU和2.706 AU之间,且轨道倾角小于33°。
    • 主带IIb小行星的半长轴在2.706 AU和2.82 AU之间,且轨道倾角小于33°。
  • 外小行星带在5:2和2:1的木星共振轨道之间,并被7:3木星共振轨道的3.03 AU处的柯克伍德空隙分割为两个更小的带。最大的成员是 健神星 (10 Hygiea)。:
    • 主带IIIa小行星的半长轴在2.82 AU和3.03 AU之间,偏心率小于0.35,轨道倾角小于30°。
    • 主带IIIb小行星的半长轴在3.03 AU和3.27 AU之间,偏心率小于0.35,轨道倾角小于30°。
小行星带还分为不同的小行星家族。 灶神星族 (Vesta Family)的是一个庞大的小行星家族, 主带 内侧靠近灶神星附近的V型小行星几乎都是家族成员,主带内6%的小行星属于这个家族。智神星族小行星(Pallas Family)的平均轨道半径在2.7至2.8 AU之间,倾角在30°至38°之间,以 智神星 (2 Pallas)命名。 鸦女星 族小行星(Koronis family)是在火星与木星轨道之间的小行星主带内的一个家族。它们是在大约20亿年前的一次灾难性撞击下形成的,已知的最大成员直径约为41千米(25英里)。鸦女星族的群体沿着相似的轨道在空间中运行,大约已经发现了300颗的成员,但只有约20颗的直径超过20公千米,其中最著名的是1993年8月28日 伽利略号 木星探测器路过的 艾女星 (243 Ida)。

小行星 特洛伊小行星

在行星轨道的 拉格朗日点 上运行的小行星被称为 特洛伊小行星 (Trojans asteroids)。最早被发现的特洛伊小行星是在木星轨道上的小行星,它们中有些在木星前,有些在木星后运行。有 代表性 木星特洛伊 小行星588 (588 Achilles)和 小行星1172 (1172 Aneas)。1990年第一颗火星特洛伊 小行星5261 (5261 Eureka)被发现,此后还有多颗火星特洛伊小行星被发现。
  • 金星特洛伊,2013 ND 15 是一个潜在的金星特洛伊,这是第一个被确认的金星特洛伊。
  • 地球特洛伊:这些小行星共享地球的轨道,并在地球引力作用下被锁定。截至2011年,已知仅有的地球特洛伊是 2010 TK7 是位于地球-太阳 拉格朗日点 L4和L5的小行星。从地球表面观测,它们在天空中的位置将相对固定在太阳东西向60度左右,由于人们倾向于在更大的太阳 距角 位置寻找小行星,很少有人在这些位置进行搜索。
  • 火星特洛伊 :这些小行星共享火星的轨道且被火星引力锁定。截至2007年,已知有8个此类小行星。特洛伊火星在轨道上领先或跟随于火星,位于火星-太阳拉格朗日点L4或L5。截至2020年11月,已知的有9个,其中最大的似乎是 小行星5261 (5261 Eureka)。
  • 木星特洛伊 :这些小行星共享木星的轨道,并在木星引力作用下被锁定。从数字上估计它们等于主带小行星。平均轨道半径在5.05 AU和5.4 AU之间,位于木星前后60°的两个拉格朗日点周围的细长弯曲区域。分别以在传说中的特洛伊战争的两个对立阵营命名,轨道上领先木星的L4点被称为希腊阵营,而落后的L5点被称为特洛伊阵营。除了两个例外,每个拉格朗日点中的小行星都以本阵营的成员命名。 特洛伊阵营中的 小行星617 (617 Patroclus, 帕特洛克罗斯 )和希腊阵营中的 小行星624 (624 Hektor, 赫克托耳 )是被错放到敌对营地中的。
  • 天王星特洛伊:这些天体共享天王星的轨道并被其引力锁定。2011 QF 99 在2013年被确认为第一个天王星特洛伊,位于拉格朗日点L4。第二个天王星特洛伊是在2017年宣布发现的2014 YX 49
  • 海王星特洛伊 :这些天体共享海王星的轨道并被其引力锁定。已知的海王星特洛伊有28个,但少数天文学家认为,有证据表明海王星特洛伊的数量要比木星特洛伊多出1个 数量级 ,甚至比小行星带中的小行星数量都要多。
  • 大型小行星,比如谷神星和灶神星,也有潜在的特洛伊小行星。

小行星 木星轨道内小行星

在主小行星带之外,有一些不同的小行星群,它们之间区别在于与太阳的平均距离或几种 轨道参数 的特定组合。