1801年1月1日晚,在柏勒蒙天文台工作的意大利天文学家皮阿齐将望远镜对准金牛星座时,发现了一个以前未知的光点。开始他以为这是颗新恒星,将其命名为谷神星;后来他又认为这是颗彗星,但还是有点不像。
1802年后,其他一些天文学家相继在火星和木星之间发现过类似谷神星一类的天体。英国天文学家赫歇尔将这类天体统称为小行星,谷神星便成为人类首颗发现的小行星。目前,天文学家已发现了2.6万颗小行星。
7月,全球行星科学家在靠近柏勒蒙的桑塔弗拉瓦开会,以纪念皮阿齐发现小行星200年。天文学家们就小行星的结构、地球上的水可能来自早期小行星以及如何防止小行星撞地球等发表了他们的研究成果。
小行星的结构
通过对小行星的近距离拍摄,科学家已知小行星是一种有形何多岩石的天体,其结构类似于地球上的山脉,但内部支离破碎。因为山脉岩石的自然强度、摩擦力及地球对其产生引力,故能保持一定形状。美国西南研究所的查波曼等人在20世纪70年代末提出了“碎石堆模型”,即大部分小行星是一个碎石堆。以后,很多天文发现验证了这一模型的正确性。碎石堆中的石块小至砂粒,大到1公里之巨。美西南研究所的伯特克认为,若小行星是一个碎石堆,一颗小行星撞到另一颗小行星的一侧,则冲击波很难传至整个星体。
对小行星转动的研究也支持了碎石堆模型理论。捷克天文学家波拉维克指出,迄今尚未有人观测到,直径大于150米的小行星转速通常较慢。如果转速快,则离心力大于引力,会使堆中石块被抛出,所以转速快的都是直径小于100米的小行星。
但也有例外。今年2月,舒梅克飞行器在433Eros小行星上降落,这颗小行星就是一个独块巨石,尽管其中有些断裂层。
天文学家认为,碎石堆模型会改写传统行星形成理论。因为按照标准行星形成模型,是由早期太阳周围毫米大小的尘粒先结合成房子大小的石块,然后再形成小行星大小的天体,最后形成水星、金星地球和火星等行星,而今天观测到的小行星则是这一过程的残余物。
地球水可能源于早期小行星
法国天文学家莫比代利和美国天文学家鲁尼恩提出,小行星带中的早期小行星,可能在其岩石内部容有大量水,与地球相撞后,将水送至地球,形成地球的海洋。在由小行星碎石形成的富碳陨石中,氘氢比率与地球海洋中的氘氢比率十分接近,而彗星中的氘氢比率则要高得多。
防小行星撞地球有奇招
美国天文学家奥斯特罗还提出,如果小行星不是一块巨石而是由一些碎石块组成,则即使将来撞到地球,其冲击力也不会很大。也就是说,即使小行星由两块大石头构成,撞到地球也不会产生巨大爆炸。
科学家还提出了防止小行星与地球相撞的“绿色解决”方案。方法是利用机器人飞行器向小行星喷洒一种物质,大大改变岩石的反射率或热传导性能,在很长一段时间后,会改变小行星同阳光的相互作用,从而会改变它的运行轨道。现已选出1950DA小行星作为待试的对象,因为美国喷气推进实验室的基奥季尼经过计算推断说,这块1公里大小的天体在2880年将有万分之一的可能撞到地球。
在转变小行星运行轨道技术中,最大的问题是人们对小行星的的引力图及内部结构不清楚。为此,日本计划明年发射一个飞行器去探索直径0.5公里、名为1998SF36的小行星。计划用多颗炮弹轰击小行星,然后收集轰击后所产生的碎石。该飞行器预计2006年将收集的碎石样品带回地球。