小行星環帶, 行星群的楚河漢界

 

小行星環帶, 行星群的楚河漢界

11-14-2019

 

提波法則
1766年, 德國年輕人提丢斯 (Johann. D. Titius, 1729 ~ 1796) 研究太陽系時, 發現各行星距離太陽遵循着一個規律。他歸納出一個數学公式來表達:  

d=(n+4)x0.1

其中, d 是距離, 單位是 AU (日地距離天文單位)。 常數n= 0、3、6、12、24、48、96、192、384…（也意味著當n≥3時, 後一個數字為前一個數字的2倍）。

有趣的是, 算出來和實際測量數据頗接近。比如:

n=0, 水星, d=0.4 對 0.39AU;

n=3, 金星, d=0.7 对 0.72AU;  

………………

n=192, 天王星, d=19.6 对 19.22 都很準。直到

n=384, 海王星, d=38.8 对 30.11 最外面一颗行星誤差大些。後來發現冥王星的數值39.54 比較接近, 也可能因為如此, 人們才找到冥王星這個傢伙。

 

令提丢斯非常不解的是, 当 n =24 時, 即火星和木星之間, 在那位置 d=2.8 UI, 明明應該有顆行星, 怎麽缺了席? 他跑去找德國天文台台長波德 (Johann. E. Bode, 1747 ~ 1826) 討論這事, 没想到老波也有相同疑惑, 而且波德自己也弄了一個類似的公式證明有顆星不見了! 於是他倆合作出新公式, 就成了現今在天文界有名的 《提波法則》(Titius - Bode Law)。

d = 0.4+0.3X   (n= -∞, 0,1,2,3,4,5 ..)

簡單地說, 該公式表明, 每個行星距太陽的距離大約是前行星的兩倍。

 

1801年, 意大利天文學家朱塞普‧皮亞齊 (Giuseppe Piazzi, 1746 ~ 1826) 找到一颗星球, 後來被命名為谷神星(Ceres), 也叫穀神星, 它的位置正符合提-波定則。 当n=3時, 所預測出來的離太陽距離約2.8AU, 實際測量是2.77AU, 这時天文界一片譁然, 大家以為終於找到了这顆失落的行星。但仔细一看有些不对勁, 因為和其它行星相比, 它的尺寸實在太小了些, 直徑只有950公里, 而且不久在那附近陸續又找到不少其它的天体, 包括智神星、婚神星、灶神星…, 他们的直徑都在400公里左右, 还有更小些的義神星、韻神星、瑞華星和愛神星…等。總之在这小行星帶內還有無數個大大小小雜亂不堪的碎片, 只好將大一點的歸類為矮行星。於是, 这小行星環帶就被人類發現了!

 

穀神星(Ceres)

2015年, 曙光號抵達穀神星附近, 並且進行為期3年的觀測, 尤其是對星球表面的歐卡托隕石坑(Occator) 進行特別觀測, 因為這個有著2000萬年歷史的撞擊, 有一個怪異的反光亮點 (Faculae) 。後來科學家確定, 這些閃亮的物質, 是碳酸鈉鹽類。 如果這些鹽類是水份蒸發的結果, 就意味著它曾經是液態水。穀神星或許有地熱, 也有地下海洋。這個星球很可能與其他的太陽系衛星一樣, 有著神秘的地下海洋世界, 我們先前已知的地下海洋分別是木衛二(歐羅巴)、木衛三(加尼美德)、木衛四(卡利斯托)、土衛二(恩希拉達斯), 土衛六(泰坦)和土衛一 (密馬斯), 以及矮行星的冥王星。

 

小行星環帶 (Asteroid Belt)
太陽系中, 在四顆內圍的岩石星和四顆外圍的氣態星之間, 也就是火星和木星之間, 存在一個環狀天体, 叫小行星環帶, 它是一個以橢圓軌道圍繞着太陽轉的星際盤 (Circumstellar Disc)。 這行星帶的散布空間非常廣闊, 與太陽距離在2.2 AU到3.2AU (3.3億到4.8億公里) 之間, 寬度和厚度都在1AU左右。

 

小行星帶的天体數量, 据估計有數百萬顆, 形狀大小不一。最大的是穀神星(Ceres), 直徑達到 950公里。大些的有150多顆, 約有月球的1/4大 (直徑870公里), 这類小行星有的还伴有小衛星。直徑大於100公里的至少有200顆, 不到 1公里大小的約有70萬顆。大小天体之間的平均距離至少100萬公里, 是地球半徑的78倍。天体的体積一般都不大, 引力弱, 密度稀, 人造衛星或探測器穿越其中, 撞上天体的機会渺茫, 不太会造飛行安全问题。

 

小行星的種類大體上包括: C-type, 含碳量高的隕石, 佔75%; S-type, 含矽量高的隕石, 佔15%, 还有M-type, 含鎳鐵金屬, 佔8%...等。

 

伽利略是美國宇航局第一架飛越小行星帶的航天器。 1991~1993年, 伽利略飛過小行星Gaspara和Ida。1995年, 它圍繞木星公轉, 探測木星大氣。於2003年9月21日, 以每18萬公里的時速墜落入木星大氣層, 結束它長達14年的任務。

 

小行星環帶的形成理論

目前有不少假說, 大致可以分為以下幾種:

⑴         剩餘物質論 ~ 即太陽系形成初期, 有一些    原始材料沒有被聚成大行星, 分散遺留到今天。

 

⑵         剝離論 ~ 各大行星被彗星或隕石相相撞,    解体分裂產出的。科学家說內岩星扔出較多是   S-type 隕石, 而外氣星則扔出 C-type 隕石。

 

⑶         擄獲論 ~ 外太空飛來的物質, 被行星帶天 体阻挡, 而留在那兒, 彼此之間日積月累碰撞摩擦, 最後形成碎片和粉末。

 

⑷ 木星光環断裂論 ~ 断裂後散出四周而形成。我認為以上四假說皆有同時發生的可能。

 

⑸ 爆炸論 ~ 1802年奥伯斯提出, 一顆地球相當大小的行星, 後被命名為馬爾戴克行星, 不知何    故遭到核爆炸, 碎片一部分散落在小行星帶 中, 一部分落在其它行星上, 甚至飛射到太陽 系其它地帶。

 

2008年, 地球上揀到一堆從小行星帶抛來的隕石, 稱之為2008Tc3, 大大小小約有600多顆。 科学家們分析結果, 这顆馬爾戴克行星, 真的是被炸碎的, 才会有那麽多不規則的碎片殘塊。隕石表面發現只有在高溫下才会形成的玻璃结晶和金屬顆粒。 因此爆炸論假說暗含著太陽系曾發生過星際大戰, 除了這颗星被炸得粉碎骨之外, 而火星大氣層被抽走, 金星表面的水被蒸乾了, 而且天王星也被震得頭昏眼花, 如今它的自轉軸竟然和黃道面平行!

 

幸運的是, 如今这小行星環帶儼然成為內和外各四顆行星群的楚河漢界。根據估計全部小行星環帶裡的物質加起來, 其總重量比月球还小, 又受到木星引力的扰動 (Gravitational Perturbation), 故这些物質本身不可能再次凝聚成為一顆星球, 因此这地帶永遠成了內外兩组星球的「垃圾場」, 而木星正是這垃圾場的清道夫。

 

然而不知道您有沒有思考过, 這個小行星環或許也是上帝精心設計, 用來保護地球的一道防衛牆? 凡從外太空飛來的大小隕石、彗星、流星都要經过这道牆, 它像水平轉動的電風扇片, 射入的 "粒子" 被扇片打到後, 除了受到这環的引力影響外, 加上因扇片旋轉的離心力, 多朝環外飛去。这道牆不但會大大地減低他们的撞擊力, 撞擊後產生的碎片以及環帶中被撞飛的隕石, 可能絕大部分都外飛, 而且都会被站在門口引力比地球大14 倍的清道夫, 木星吞掉。

 

總結

想起聖經約伯記中如此記載, 耶和華從旋風中回答約伯說: 「我立大地根基的時候, 你在那裡呢? 是誰定地的尺度? 是誰把準繩拉在其上? 地的根基安置在何處? 地的角石是誰安放的? 你能繫住昴星的結麼? 能解開參星的帶麼? 你能按時領出十二宮麼? 能引導北斗和隨它的眾星麼? 你知道天的定例麼? 能使地歸在天的權下麼?」 (約伯38:4 ~ 33)