為什么太陽系中有那么多的小行星
大部分小行星都是像瀝青一樣的金屬和鐵鎳金屬組成的。它們的這些成分是&ld;極貴重材料&rd;,而且它們&ld;將會成為21世紀(jì)的主要資源的來源&rd;。太陽系非常的深邃廣闊,可是大家知道為什么太陽系中有那么多的小行星嗎?下面就小編來給大家解答一下疑惑吧。
1766年,德國科學(xué)家提丟斯發(fā)現(xiàn),如果寫下這樣一串?dāng)?shù)字:0,3,6,12,24,48,將其加上4,然后除以10,就得到了04,07,10,16,28,52,100。如果用日地間距離(即天文單位)為計算單位,那么這個數(shù)組中除了28以外,其余都十分接近當(dāng)時已知的行星同太陽的距離:0387(水星)、0732(金星)、1000(地球)、1520(火星)、520(木星)、954(土星)。1772年,德國天文學(xué)家波得再次介紹了這一規(guī)律,這一規(guī)律于是被稱為&ld;提丟斯‐波得定則&rd;。
提丟斯‐波得定則發(fā)現(xiàn)以后,很多天文學(xué)家相信,在火星與木星之間,與太陽距離28天文單位的地方,應(yīng)該有一顆未被發(fā)現(xiàn)的行星。于是紛紛把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)了那片區(qū)域。1801年,意大利天文學(xué)家皮亞齊在距太陽277天文單位的軌道上發(fā)現(xiàn)了谷神星,符合提丟斯‐波得定則,但它的直徑還不到1000千米,和已知的大行星相去甚遠(yuǎn)。1802年和1807年,德國天文學(xué)家奧伯斯又在谷神星的軌道附近發(fā)現(xiàn)了智神星和灶神星,1804年,德國天文學(xué)家哈丁在距太陽267天文單位處發(fā)現(xiàn)了婚神星。其后在這個區(qū)域發(fā)現(xiàn)的小行星越來越多。1868年達(dá)到100顆,1879年達(dá)到200顆,1890年達(dá)到287顆……今天在這個區(qū)域中觀測到的小行星已經(jīng)數(shù)以十萬計。絕大部分小行星的直徑小于1千米,它們大多集中在距太陽21~35天文單位的地方,這個區(qū)域也被稱為小行星主帶。在這個區(qū)域內(nèi)的小行星數(shù)量,可能占太陽系所有小行星的98%以上。
小行星主帶補(bǔ)上了提丟斯‐波得定則中所&ld;空缺&rd;的那個軌道,因此有些天文學(xué)家認(rèn)為小行星是原來運行于這個軌道上的一顆大行星碎裂而成的。但是小行星主帶中所有小行星的質(zhì)量加起來也沒有月球的質(zhì)量大,而且如果是碎裂形成的,那么小行星的軌道應(yīng)該能相交在碎裂點上,但事實上小行星的軌道相差很大;另外,不同小行星的化學(xué)成分也相差很大,這是&ld;大行星碎裂說&rd;難以解釋的。近幾十年來,當(dāng)科學(xué)家們能夠用計算機(jī)數(shù)值模型來模擬太陽系的演化過程時,另一種假說得到了更多人的承認(rèn)。那就是&ld;邊角料&rd;模型,即小行星是太陽系形成初期的行星盤的殘留物。這個模型認(rèn)為,太陽系形成之初,有一個塵埃和氣體組成的行星盤。盤中的塵埃不斷碰撞、形成了較大的星子,星子又在碰撞中不斷合并,變得越來越大。大的星子容易吸積周圍的物質(zhì),就會變得更大,太陽系的大行星就是這么形成的。但是在小行星主帶上的星子卻很不幸,因為它邊上先形成了一顆質(zhì)量巨大的木星。當(dāng)木星的公轉(zhuǎn)周期與小行星主帶中的星子的公轉(zhuǎn)周期之比為一些特定的數(shù)值時,便會產(chǎn)生&ld;軌道共振&rd;現(xiàn)象。星子或小行星和木星產(chǎn)生軌道共振的話,它的軌道就會受到強(qiáng)烈的擾動。而且太陽系歷史上還曾出現(xiàn)過木星和土星這兩個巨大行星共同產(chǎn)生的&ld;超級軌道共振&rd;。這些大行星的引力作用會把小行星主帶中的星子往各個方向拋射開去,因此那里的星子就無法像其他行星一樣不斷長大。所以這些&ld;邊角料&rd;就一直以原始的形態(tài)殘留在小行星主帶中了。