浩劫重生 小行星帶（資料）

    小行星帶（asteroidbelt）是太陽系內介於火星和木星軌道之間的小行星密集區域，由已經被編號的120,437顆小行星統計得到，98.5%的小行星都在此處被發現。目前的小行星帶包含兩種主要類型的小行星：富含碳值的c－型小行星和含矽的s－型小行星。

    小行星帶（asteroidbelt）是太陽系內介於火星和木星軌道之間的小行星密集區域，由已經被編號的120,437顆小行星統計得到，98.5%的小行星都在此處被發現。由於這是小行星最密集的區域，估計為數多達50萬顆，這個區域因此被稱為主帶，通常稱為小行星帶。距離太陽約2.17－3.64天文單位的空間區域內，聚集了大約50萬顆以上的小行星，形成了小行星帶。這麼多小行星能夠被凝聚

    密集的小行星帶

    在小行星帶中，除了太陽的萬有引力以外，木星的萬有引力起著更大的作用。

    小行星帶由原始太陽星雲中的一群星子（比行星微小的行星前身）形成。但是，因為木星的重力影響，阻礙了這些星子形成行星，造成許多星子相互碰撞，並形成許多殘骸和碎片。小行星帶內最大的三顆小行星分別是智神星、婚神星和灶神星，平均直徑都超過400公里；在主帶中僅有一顆矮行星—穀神星，直徑約為950公里；其餘的小行星都較小，有些甚至只有塵埃大小。小行星帶的物質非常稀薄，目前已經有好幾艘太空船安全通過而未曾發生意外。在主帶內的小行星依照它們的光譜和主要形式分成三類：碳質、矽酸鹽和金屬。另外，小行星之間的碰撞可能形成擁有相似軌道特徵和成色的小行星族，這些碰撞也是產生黃道光的塵土的主要來源。

    1766年德國天文學家提丟斯（j.titius）偶然發現一個數列：(n+4)/10，將n=0,3,6,12,……代入，可相當準確地給出各顆大行星與太陽的實際距離。這件事起初未引起人們的注意，後來柏林天文台的台長波德（j.bode）得知後將它發表，乃為天文界所知。在1781年發現天王星之後，進一步證實公式有效，波德於是倡議在火星和木星軌道之間也許還有一顆行星。

    1801年，西西里和皮亞齊（g.plazzi）在例行的天文觀測中偶然發現在2.77au處有個小天體，即把它命名為穀神星（ceres）。

    1802年，天文學家奧伯斯（h.olbere）在同一區域內又發現另一小行星，隨後命名為智神星（pallas）。威廉·赫歇爾就建議這些天體是一顆行星被毀壞後的殘餘物。到了1807年，在相同的區域內又增加了第三顆婚神星和第四顆灶神星。由於這些天體的外觀類似恆星，威廉·赫歇爾就採用希臘文中的語根aster－（似星的）命名為asteroid，中文則譯為小行星。

    拿破崙戰爭結束了小行星帶發現的第一個階段，一直到1845年才發現第五顆小行星義神星。緊接著，新小行星發現的速度急速增加，到了1868年中發現的小行星已經有100顆，而在1891年馬克斯·沃夫引進了天文攝影，更加速了小行星的發現。1923年，小行星的數量是1,000顆，1951年到達10,000顆，1982年更高達100,000顆。現代的小行星巡天系統使用自動化設備使小行星的數量持續增加。

    計算證實

    在小行星帶發現後，必須要計算它們的軌道元素。1866年，丹尼爾·柯克伍德宣布由太陽算起，在某些距離上是沒有小行星存在的空白區域，而在這些區域上繞太陽公轉的軌道周期與木星的公轉周期有簡單的整數比。柯克伍德認為是木星的攝動導致小行星從這些軌道上被移除。

    在1918年，日本天文學家平山清次注意到小行星帶上一些小行星的軌道有相似的參數，並由此形成了小行星族。到了1970年代，觀察小行星的顏色發展出了分類的系統，三種最常見的類型是c－型（碳質）、s－型（矽酸鹽）和m－型（金屬）。2006年，天文學家宣布在小行星帶內發現了彗星的族群，而且推測這些彗星可能是地球上海洋中水的來源。

    在太陽系形成初期，因吸積過程的碰撞普遍，造成小顆粒逐漸聚集形成更大的叢集，一旦聚集到足夠的質量（即所謂的微星），便能用重力吸引周圍的物質。這些星子就能穩定地累積質量成為岩石行星或巨大的

    小行星ida和它的衛星，伽利略號探測器拍攝

    氣體行星。小行星帶的形成之謎不知道何時才能破解。不過，越來越多的天文學家認為，小行星記載著太陽系行星形成初期的信息。因此，小行星的起源是研究太陽系起源問題中重要的和不可分割的一環。

    關於形成的原因，比較普遍的觀點是在太陽系形成初期，由於某種原因，在火星與木星之間的這個空擋地帶未能積聚形成一顆大行星，結果留下了大批的小行星。

    目前被認同的行星形成理論是太陽星雲假說，認為星雲中構成太陽和行星的材料，塵埃和氣體，因為重力陷縮而生成旋轉的盤狀。在太陽系最初幾百萬年的歷史中，因吸積過程的碰撞變得黏稠，造成小顆粒逐漸聚集形成更大的叢集，並且使顆粒的大小穩定的持續增加。一旦聚集到足夠的質量—所謂的微星—便能經由重力吸引鄰近的物質。這些星子就能穩定的累積質量成為岩石的行星或巨大的氣體行星。

    在平均速度太高的區域，碰撞會使星子碎裂而抑制質量的累積，阻止了行星大小的天體生成。在星子的軌道周期與木星的周期成簡單整數比的地區，會發生軌道共振，會因擾動使這些星子的軌道改變。在火星與木星之間的空間，有許多地方與木星有強烈的軌道共振。當木星在形成的過程中向內移動時，這些共振軌道也會掃掠過小行星帶，對散布的星子進行動態的激發，增加彼此的相對速度。星子在這個區域（持續到現在）受到太強烈的攝動因而不能成為行星，只能一如往昔的繼續繞著太陽公轉，而且小行星帶可以視為原始太陽系的殘留物。

    最早提出的成因解釋是爆炸說，是太陽系第十大行星億萬年前的大爆炸分解成了千萬顆小行星。這種

    小行星mathilde，近地小行星探測器拍攝

    理論一下子就解決了兩個難題：小行星帶的產生和為什麼沒有第十行星。但這種設想最大的缺陷是行星爆炸的原因說不清楚。也有人認為，木星與火星之間的軌道上本來就存在著5－10顆同穀神星大小相似的體積相對較大的小行星。這些行星通過長時間的相互碰撞逐漸解體，越來越小，越分越多，形成了大量的碎片，也就是我們目前觀測到的小行星帶。這些解釋各有道理，但都不能自圓其說，因而都未形成定論。