星際漫游——小行星真實(shí)面目

在太陽系中，除了八大行星外，還有成千上萬顆我們?nèi)庋劭床坏降男√祗w，它們像八大行星一樣，沿著橢圓形的軌道不停地圍繞太陽公轉(zhuǎn)。與八大行星相比，它們好像是微不足道的碎石頭。這些小天體就是太陽系中的小行星。

大多數(shù)小行星是一些形狀很不規(guī)則、表面粗糙、結(jié)構(gòu)較松的石塊。這些小行星和它們的大行星同伴一起，一邊自轉(zhuǎn)，一邊自西向東地圍繞太陽公轉(zhuǎn)。盡管擁擠，卻秩序井然，有時(shí)它們巨大的鄰居的引力會把一些小行星拉出原先的軌道，迫使它們走上一條新的漫游道路。

1．“告別單身”：第一顆小行星的發(fā)現(xiàn)

從18世紀(jì)起，天文學(xué)家開始熱衷于尋找太陽系的大行星，他們總覺得太陽系“人丁”不旺，所以總是希望能為太陽系再發(fā)現(xiàn)一些新成員。

就在這種尋找的過程中，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：在六大行星中，水星、金星、地球和火星之間的距離都不太遠(yuǎn)，唯獨(dú)火星與木星之間拉開了很大距離，顯得很不協(xié)調(diào)，其間似乎還應(yīng)當(dāng)存在一顆行星。

于是，他們的視線都緊緊地盯著這個(gè)地方，在這里尋找那顆“失蹤”的行星。正所謂“有心栽花花不發(fā)，無意插柳柳成蔭”，“失蹤”的大行星沒有找到，卻意外地找到了另外一顆很小的行星。

1801年元旦這一天夜晚，人們都沉浸在辭舊迎新的節(jié)日氣氛之中，一位天文學(xué)家卻仿佛與這些熱鬧和快樂無緣。他孤寂地與望遠(yuǎn)鏡相伴，將全部身心都融入了蒼茫浩瀚的星空之中。仿佛新年給他帶來了好運(yùn)，這一天他發(fā)現(xiàn)了一顆新的行星，這顆星的位置正好在火星和木星之間，符合尋找的要求。但是，這顆被命名為谷神星的行星的個(gè)頭很小，這讓他感到很困惑——因?yàn)樗忍栂抵衅渌行?，?shí)在是“小得太多了”！

繼這位天文學(xué)家之后，在這個(gè)位置附近，不斷有“小個(gè)子行星”被發(fā)現(xiàn)：1802年發(fā)現(xiàn)了智神星；1803年發(fā)現(xiàn)了婚神星；1807年發(fā)現(xiàn)了灶神星；40年之后的1847年，又發(fā)現(xiàn)了義神星……到1890年，已經(jīng)有300顆小行星被發(fā)現(xiàn)了。隨著照相術(shù)的發(fā)明應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)小行星變成了一件越來越容易的事情，在20世紀(jì)的后幾十年，通過這種方式發(fā)現(xiàn)的行星數(shù)量開始大幅度增長。

這一系列的發(fā)現(xiàn)，讓人們不得不面對這樣一個(gè)事實(shí)：在火星和木星軌道之間，并沒有大行星，存在的都是小行星。這些新發(fā)現(xiàn)確實(shí)給太陽系增加了許多新成員，不過，這些新增加的“小弟弟”雖然數(shù)量很多，但都有個(gè)共同的特點(diǎn)：它們之間基本上沒有什么引力關(guān)系，都屬于獨(dú)來獨(dú)往的“單身漢”。

長期以來，人們一直在思考，這么多的小行星從何處而來？

關(guān)于小行星起源的第一假設(shè)是由奧爾伯斯提出的。他認(rèn)為上帝是公正的，太陽也不會有什么偏愛，在離太陽2.8天文單位的地方，本應(yīng)該有一顆類似于地球或火星一樣的行星，只是后來不知是什么原因，這顆行星爆炸了，爆炸的碎片就成了小行星。

但是，奧爾伯斯的假設(shè)提出后，天文學(xué)界的反應(yīng)并不佳，不少天文學(xué)家不以為然——既然是爆炸，就應(yīng)該說明是什么原因引起的爆炸！在19世紀(jì)初，地球上高能高效的炸藥尚未問世，人們實(shí)在想象不出哪有如此巨大的能量，能把直徑幾千米的行星炸掉。因?yàn)榈厍蛏系幕鹕奖l(fā)、地震、海嘯等災(zāi)難雖然驚心動(dòng)魄，但對地球而言是蚍蜉撼樹，傷不了地球半根“毫毛”。

當(dāng)時(shí)奧爾伯斯也曾想找出爆炸的原因，但他絞盡腦汁搜腸刮肚，仍然連引爆的“導(dǎo)火線”也難以說清楚。

不過，奧爾伯斯的假設(shè)也得到一部分人的支持。隨著時(shí)間的推延，特別是19世紀(jì)末20世紀(jì)初，小行星像潮水般地涌來，人們對爆炸后碎片數(shù)目很多的假設(shè)，也不再懷疑了。

關(guān)于小行星的起源，目前有很多看法，誰是誰非尚無定論。小行星的誕生之謎還有待今后做出回答。

2．“夫妻生活”——小行星也有“三口之家”？

在火星和木星之間的“單身漢”實(shí)在太多了，慢慢地，人們對這些自由散漫、天馬行空般的“王老五”們，已經(jīng)見怪不怪了。但是，在一個(gè)偶然的情況下，人們忽然發(fā)現(xiàn)，有些“單身漢”實(shí)在是名不副實(shí)，它們實(shí)際上已經(jīng)有了“事實(shí)婚姻”，早就和一個(gè)“伴侶”過著“親密恩愛”的“地下夫妻生活”。

這樣“兩口之家的成員”，實(shí)際是一顆星體和它身邊被稱為掩星的另一顆衛(wèi)星。

1978年6月7日，美國天文學(xué)家在觀測532號大力神小行星掩恒星時(shí)，得到了一份這樣的驚喜：大力神有一顆衛(wèi)星！大力神星如其名，個(gè)頭比較大，直徑為243公里，而它的衛(wèi)星則是一副嬌小玲瓏、小鳥依人的模樣，直徑為45.6公里，大力神與它的這個(gè)衛(wèi)星相距977公里。這是天文學(xué)家第一次發(fā)現(xiàn)小行星有衛(wèi)星，這個(gè)“兩口之家”是不是小行星中的一個(gè)特例呢？天文學(xué)家對這個(gè)問題開始感興趣了，他們決定進(jìn)一步尋找下去。

要想觀測到小行星的掩恒星是很不容易的，但是這也難不倒天文學(xué)家。因?yàn)楝F(xiàn)在在天文觀測中，照相術(shù)已經(jīng)得到充分地運(yùn)用，人們往往會把當(dāng)時(shí)的觀測資料用照片拍攝出來，以備以后研究使用。令人高興的是，以前那些照片真的幫了大忙。從照片中，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)18號郁神星也有衛(wèi)星，兩者的中心相距約460公里。又經(jīng)過半年多的研究，科學(xué)家們的收獲可謂碩果累累——從已經(jīng)拍攝的照片中，他們陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了30多顆帶有衛(wèi)星的小行星，其中包括2號智神星、6號春神星、9號海神星、12號凱神星等。

這些發(fā)現(xiàn)都讓天文學(xué)家感到驚喜，在火星和木星之間，原來還有這么多的“小夫妻”在安靜、“美滿”地“生活”著，這給空曠、寂寥的太陽系，平添了許多“溫馨”與“生機(jī)”。

一般來說，在這些“兩口之家”中，都有一個(gè)大個(gè)兒的和一個(gè)小個(gè)兒的，小的就是大的衛(wèi)星，圍繞著大的運(yùn)轉(zhuǎn)，這就像人類的許多家庭一樣，通常男人是家庭的主心骨，夫唱妻隨，這樣才能構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的家庭。那么，在這些“兩口之家”中，會不會有一些特例，有沒有個(gè)頭一樣大，誰也領(lǐng)導(dǎo)不了誰的現(xiàn)象存在呢？這種情況還真的存在。

天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，休神星是第40號小行星，它的兩顆天體幾乎擁有同樣的亮度，就像是夜空中的雙星那樣，它們的直徑都是80公里，它們不僅是一樣大的，還可能是由相同的物質(zhì)組成。它們兩者彼此相距170公里，相互繞轉(zhuǎn)一周所需要的時(shí)間為16.5小時(shí)。一開始，人們有些奇怪：這么明顯的特征，為什么以前就沒有發(fā)現(xiàn)它是一對雙星呢？當(dāng)人們把以前的資料找出來檢查時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)，早在1996年丹麥天文學(xué)家描繪該小行星的光變曲線時(shí)，已經(jīng)表明它是個(gè)雙小行星，遺憾的是當(dāng)時(shí)人們并未加以注意。

既然大小一樣，質(zhì)量也一樣，那也就不存在誰主誰次的問題了，它們不是一個(gè)圍繞著另一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)，而是兩者圍繞著它們公共的質(zhì)量中心運(yùn)轉(zhuǎn)，就像那些相敬如賓、地位平等的夫妻一樣。

于是，人們知道了，在小行星社會里，不僅有“兩口之家”，而且這些“兩口之家”中，還存在著兩種不同的生活模式，“夫妻關(guān)系”也有所不同。

在太陽系內(nèi)，“甜蜜小兩口”的發(fā)現(xiàn)，確實(shí)給人們帶來了驚喜。但是，后來科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了更稀奇的事情——太陽系中還有“三口之家”。

2005年8月，美國加州大學(xué)和巴黎天文臺的天文學(xué)家共同宣布，他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)“一家三口”的小行星系統(tǒng)。其中，主小行星的名字叫做西爾維亞，是以羅馬神話中建立羅馬市的羅穆盧斯和雷穆斯兄弟之母的名字來命名的，它是小行星系統(tǒng)中較大的一顆，半徑為136公里，與太陽的距離是地球距太陽距離的3.5倍，它在火星和木星軌道之間運(yùn)行。西爾維亞主星可能由冰和原始小行星的碎石構(gòu)成。其實(shí)，早在1866年，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)了這顆小行星，那時(shí)候大家僅僅知道它是個(gè)“單身漢”。但是，2001年，它的“單身漢”形象被改變了，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)它還有一個(gè)伴侶，它其實(shí)是“兩口之家”的成員。

天文學(xué)家很想知道這個(gè)“兩口之家”的軌道特征，于是對這個(gè)“兩口之家”進(jìn)行了多次觀測，每一次觀測都留下了豐富的圖像資料。通過研究這些圖像資料，人們不僅算出來了這個(gè)“兩口之家”的軌道關(guān)系，而且還發(fā)現(xiàn)另一顆小行星總是陪伴在它們周圍——就好像是夫妻身邊帶著一個(gè)小孩子一樣——這就表明，它們?nèi)咧g有著引力關(guān)系。于是，這些天文學(xué)家宣布了他們的新發(fā)現(xiàn)：這不是“兩口之家”，而是“三口之家”。新發(fā)現(xiàn)的這顆衛(wèi)星特別小，直徑只有7公里，因?yàn)樘〔⑶揖嚯x它的“父母”太近，往往會淹沒在“父母”的光芒中，使人很難發(fā)現(xiàn)它。它每33個(gè)小時(shí)環(huán)繞主星運(yùn)行一圈。

“三口之家”的發(fā)現(xiàn)，使小行星的社會更加豐富多彩。

“單身貴族”、“兩人世界”、“三口之家”的先后發(fā)現(xiàn)，不斷地給人們帶來驚詫和喜悅。

如今，人們更加感興趣的是，太陽系是不是還存在著“一家四口”的小行星家族？可以肯定地說，這種情況存在，而且，科學(xué)家還相信，隨著觀測技術(shù)的進(jìn)步，不僅會有“四口之家”面世，“五口之家”、“六口之家”也會被發(fā)現(xiàn)，甚至可能還會發(fā)現(xiàn)“幾代同堂”的太陽系中的“小太陽系”。

同時(shí)，我們可以預(yù)見，它們之間的軌道關(guān)系會更加復(fù)雜，就像人類社會一樣，家里人口越繁雜，也就越容易產(chǎn)生更多的矛盾。不過，越是復(fù)雜的星體現(xiàn)象，就越能激發(fā)起天文學(xué)家們的研究興趣，也越有研究價(jià)值。天文學(xué)們正在摩拳擦掌，等待著新的發(fā)現(xiàn)。

人們以特別的方式為小行星命名。一般來說，每顆小行星是以其被發(fā)現(xiàn)的次序一一編號，此外它們還有自己獨(dú)特而響亮的名字。迄今發(fā)現(xiàn)的小行星中，98%是以女神、王后、仙女、巾幗英雄和古埃及女王的名字命名的。人們也用歷史上各界名人的名字來命名小行星。比如紅極一時(shí)的英國甲殼蟲樂隊(duì)，其四位成員的名字分別對應(yīng)了一顆星；在美國哥倫比亞號航天飛機(jī)墜毀事故中罹難的7名宇航員也得到了這樣的榮譽(yù)。因此，每當(dāng)人們仰望星空時(shí)，就會想起一個(gè)個(gè)偉大的名字。

3．“親戚關(guān)系”——火星的前世是小行星？

乍看火星，簡直就像另一個(gè)地球：它的自轉(zhuǎn)周期為24時(shí)37分，一天只比地球的一天多39分35秒；它的自轉(zhuǎn)軸的傾角為23°59′，與地球的自轉(zhuǎn)角極其相近。所以火星與地球一樣，四季循環(huán)、五帶分明。由于火星離太陽比地球遠(yuǎn)，接受到太陽的光和熱不及地球一半，因此赤道溫度為-80°C～20°C，極區(qū)溫度為-120°C～-70°C?；鹦钦麄€(gè)表面的平均溫度比地球低約30°C，但在茫茫宇宙中，仍不失為與地球溫度最接近的一顆行星。

凡此種種，使火星贏得了地球“親姐妹”的美名。然而，隨著對火星研究的日趨深入，人們終于發(fā)現(xiàn)，稱火星為地球的“親姐妹”實(shí)在是自作多情！

實(shí)際上，火星與地球差異懸殊。首先，火星的體積小了點(diǎn)：直徑只及地球的一半，質(zhì)量是地球的1/10，引力是地球的1/3。其次，火星雖有大氣，卻稀薄到只有地球30～40千米高空的程度；而晝夜的溫差竟有100°C左右，遠(yuǎn)勝于地球的四季溫差。它的大氣成分中，95%是二氧化碳，水分又極少，總含量僅有4億噸，還不到太湖的1/10。

所以，火星可稱得上是煙塵滾滾（塵暴）、“滴水不漏”、滿目荒涼的不毛之地。作為生命綠洲的地球怎肯認(rèn)這個(gè)冒牌的“親姐妹”呢！

21世紀(jì)，當(dāng)人類第一次登臨火星時(shí)，迎接這首批地球使者的是一個(gè)死寂的世界：稀薄的大氣、干燥的地表?；鹦堑拇髿庵患暗厍虻?/50，水分含量也極少，僅占地球的1/10000。而整個(gè)火星表面找不到任何一滴液態(tài)水，這與地球表面3/4的海洋，形成鮮明的對照。然而科學(xué)家認(rèn)為，早年的火星也是大氣充盈的，其氣壓幾乎與地球相等。兩艘“海盜號”飛船的空間探測發(fā)現(xiàn)：火星上存在許多長短不一的干涸河床，最大的竟達(dá)1500千米長、200千米寬。而在火星南半球，則遍布峽谷，在峽谷兩壁留著清晰的水流沖刷的痕跡。因此可以認(rèn)為，火星也曾經(jīng)是一個(gè)水鄉(xiāng)世界。

火星上的大氣和水為什么會“今不如昔”呢？關(guān)于大氣消失的原因，科學(xué)家們將其歸咎于彗星及小行星，當(dāng)它們降臨火星時(shí)，引起強(qiáng)烈爆炸。熾熱的氣體急劇膨脹，終于使大部分大氣逃離了這個(gè)重力只及地球1/3的行星。而水源的消失，則起因于頻頻爆發(fā)的火山，也可能是由于氣候的變化，過早結(jié)束了溫室效應(yīng)，停止了極冠和其他地區(qū)冰的融化。但是有證據(jù)表明，在火星極冠、高緯度的冰凍層和巖石的風(fēng)化層中，仍保存了大量的水冰和結(jié)合水。

地球和各大行星除了繞日公轉(zhuǎn)之外，還繞自己的軸自轉(zhuǎn)。這“軸”雖然看不見摸不著，卻“實(shí)實(shí)在在”地存在著，而且還會在行星體內(nèi)“游走”，這就是“極移”。當(dāng)然，這種移動(dòng)是很微小的。然而美國的兩位科學(xué)家提出，火星也有類似的“極移”，而且經(jīng)幾十億年的積累，古今地極位置已有120度之差，早年的極區(qū)正在現(xiàn)今的赤道地帶。他們的依據(jù)是：火星現(xiàn)赤道地帶幾千米厚的沉積物與現(xiàn)極區(qū)物質(zhì)極為相似，是由空氣輸送的塵埃物沉積于極冠，再伴隨極冠的消融沉積而成?；鹦堑臉O移是怎樣形成的呢？這大致可從內(nèi)、外兩方面來探索。從內(nèi)因來說，頻頻的火山噴發(fā)將大量熔巖輸入盆地，改變了火星內(nèi)部的物質(zhì)分布，自然引起火星自轉(zhuǎn)軸的傾斜；另一方面來自外來隕石，尤其是擊向原極區(qū)的隕石的轟擊，是導(dǎo)致火星自轉(zhuǎn)軸偏移的重要原因。

火星的赤道半徑為3395千米，比水星和冥王星都大，它的大行星地位從未受到懷疑。但現(xiàn)在出現(xiàn)了對此持有異議的發(fā)難者——英國的科學(xué)家休斯。他認(rèn)為火星原來是一顆小行星，當(dāng)然是小行星中最大的一顆。休斯認(rèn)為，在太陽系形成之初，地球與木星之間存在著一個(gè)總質(zhì)量為地球4倍的細(xì)微塵埃狀物質(zhì)。團(tuán)內(nèi)塵粒逐漸粘合，就會形成越來越大的天體，最大的半徑可達(dá)8600千米，最多曾有8個(gè)。而今日的火星正是這“八大金剛”中惟一的幸存者，其他的就是現(xiàn)存的數(shù)以萬千計(jì)的小行星。這樣，火星就與小行星同源，它的輩分之所以仍在“行星”之列，可能是因?yàn)椴桓市倪@個(gè)“小”字。

休斯的“指控”是否言之有據(jù)？科學(xué)家從不戲言?，F(xiàn)在已查證，鐵質(zhì)小行星占小行星總數(shù)的3.7%，而理論計(jì)算表明，鐵質(zhì)內(nèi)核能占總數(shù)3.7%的天體，其直徑應(yīng)達(dá)8600千米?；鹦乾F(xiàn)在的直徑正與此相近，足見它與小行星有著可讓人說三道四的“血緣”關(guān)系！