太阳系为什么有小行星带

太阳系为什么有小行星带
太阳系为什么有小行星带

太阳系为什么有小行星带
小行星带（Asteroid belt）是太阳系内介于火星和木星轨道之间的小行星密集区域,由已经被编号的120,437颗小行星统计得到,98.5%的小行星都在此处被发现.由于这是小行星最密集的区域,估计为数多达50万颗,这个区域因此被称为主带,通常称为小行星带.距离太阳约2.17-3.64天文单位的空间区域内,聚集了大约50万颗以上的小行星,形成了小行星带.这么多小行星能够被凝聚
　　密集的小行星带
　　在小行星带中,除了太阳的万有引力以外,木星的万有引力起着更大的作用.
　　小行星带由原始太阳星云中的一群星子（比行星微小的行星前身）形成.但是,因为木星的重力影响,阻碍了这些星子形成行星,造成许多星子相互碰撞,并形成许多残骸和碎片.小行星带内最大的三颗小行星分别是智神星、婚神星和灶神星,平均直径都超过400 公里；在主带中仅有一颗矮行星—谷神星,直径约为950公里；其余的小行星都较小,有些甚至只有尘埃大小.小行星带的物质非常稀薄,目前已经有好几艘太空船安全通过而未曾发生意外.在主带内的小行星依照它们的光谱和主要形式分成三类：碳质、硅酸盐和金属.另外,小行星之间的碰撞可能形成拥有相似轨道特征和成色的小行星族,这些碰撞也是产生黄道光的尘土的主要来源
　　起源演化
　　在太阳系形成初期,因吸积过程的碰撞普遍,造成小颗粒逐渐聚集形成更大的丛集,一旦聚集到足够的质量（即所谓的微星）,便能用重力吸引周围的物质.这些星子就能稳定地累积质量成为岩石行星或巨大的
　　小行星Ida和它的卫星,伽利略号探测器拍摄
　　气体行星.小行星带的形成之谜不知道何时才能破解.不过,越来越多的天文学家认为,小行星记载着太阳系行星形成初期的信息.因此,小行星的起源是研究太阳系起源问题中重要的和不可分割的一环.
　　主流观点及解释
　　关于形成的原因,比较普遍的观点是在太阳系形成初期,由于某种原因,在火星与木星之间的这个空挡地带未能积聚形成一颗大行星,结果留下了大批的小行星.
　　目前被认同的行星形成理论是太阳星云假说,认为星云中构成太阳和行星的材料,尘埃和气体,因为重力陷缩而生成旋转的盘状.在太阳系最初几百万年的历史中,因吸积过程的碰撞变得黏稠,造成小颗粒逐渐聚集形成更大的丛集,并且使颗粒的大小稳定的持续增加.一旦聚集到足够的质量—所谓的微星—便能经由重力吸引邻近的物质.这些星子就能稳定的累积质量成为岩石的行星或巨大的气体行星.
　　在平均速度太高的区域,碰撞会使星子碎裂而抑制质量的累积,阻止了行星大小的天体生成.在星子的轨道周期与木星的周期成简单整数比的地区,会发生轨道共振,会因扰动使这些星子的轨道改变.在火星与木星之间的空间,有许多地方与木星有强烈的轨道共振.当木星在形成的过程中向内移动时,这些共振轨道也会扫掠过小行星带,对散布的星子进行动态的激发,增加彼此的相对速度.星子在这个区域（持续到现在）受到太强烈的摄动因而不能成为行星,只能一如往昔的继续绕着太阳公转,而且小行星带可以视为原始太阳系的残留物.
　　小行星Gaspra,伽利略号探测器拍摄
　　目前小行带所拥有的质量应该仅是原始小行星带的一小部分,以电脑模拟的结果,小行星带原来的质量应该与地球相当.主要是由于重力的扰动,在百万年的形成周期过程中,大部分的物质都被抛出去,残留下来的质量大概只有原来的千分之一.
　　当主带开始形成时,在距离太阳2.7 AU之处形成了一条温度低于水的凝结点线—"雪线",在这条线之外形成的星子就能够累积冰.在小行星带生成的主带彗星都在这条线之外,并且是造成地球海洋的主要供应者.
　　因为大约在40亿年前,小行星带的大小和分布就已经稳定下来（相对于整个太阳系）,也就是说小行星带的主带在大小上已经没有显著的增减变化.但是,小行星依然会受到许多随后过程的影响,像是：内部的热化、撞击造成的熔化、来自宇宙线和微流星体轰击的太空风化.因此,小行星不是原始的,反而是在外面古柏带的小行星,在太阳系形成时经历的变动比较少.
　　主带的内侧界线在与木星的轨道周期有4:1 轨道共振的2.06 AU之处,在此处的任何天体都会因为轨道不稳定而被移除.在这个空隙之内的天体,在太阳系的早期历史中,就会因为火星（远日点在1.67 AU）重力的扰动被清扫或抛射出去.
　　最早提出的成因解释是爆炸说,是太阳系第十大行星亿万年前的大爆炸分解成了千万颗小行星.这种
　　小行星Mathilde,近地小行星探测器拍摄
　　理论一下子就解决了两个难题：小行星带的产生和为什么没有第十行星.但这种设想最大的缺陷是行星爆炸的原因说不清楚.也有人认为,木星与火星之间的轨道上本来就存在着5-10颗同谷神星大小相似的体积相对较大的小行星.这些行星通过长时间的相互碰撞逐渐解体,越来越小,越分越多,形成了大量的碎片,也就是我们目前观测到的小行星带.这些解释各有道理,但都不能自圆其说,因而都未形成定论.