太空“石頭”有多大?

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2~5萬年前,美國亞利桑那州的南部天空劃過一道亮光,一顆重達30萬噸的隕石以4.7萬千米/小時的速度闖入大氣層。它的速度如此驚人,相當於從洛杉磯飛到舊金山隻用了不到一分鐘的時間。它撞擊地面的能量也很驚人,相當於250萬噸TNT炸藥爆炸產生的能量。這顆隕石對撞擊點周邊造成了嚴重的破壞。在撞擊地點周邊3千米的範圍內,時速2000千米的衝擊波席捲近地面,塵土遮天蔽日。在10千米的範圍內,所有的動物被熱浪嚴重灼傷,而24千米範圍內的動物則被飛起的石塊擊傷甚至殺死。這顆隕石製造的隕石坑就是著名的巴林傑隕石坑,這是世界上第一個被科學家確認的隕石坑。

根據隕石撞擊坑來推測,這顆隕石的直徑可能達到了50米,寬度有三個火車車廂那麼大。近一半的隕石在穿過大氣層時被熔化。撞擊時,隕石中的巖石和金屬物質被熔化,甚至被蒸發,只有不到十分之一的固體碎片被保留了下來。

那麼,像撞擊出巴林傑隕石坑那樣的隕石在太空中算大還是小?讓我們用一種直觀的方式來看看太空中的“石頭”。

小行星帶的天體

小行星帶位於木星和火星的軌道之間,太陽系中大約98.5%的小行星在此處被發現。據估計小行星帶中有50萬顆以上的小行星,如果從太陽系之外看,它的規模將非常巨大——一大群小行星從木星到火星的軌道之間延伸,圍成一個以太陽為中心的巨大圓圈,小行星較密集的區域被稱為“主帶”,而主帶的兩側還有一些遊離的小行星,整個小行星帶看起來就像是一個撒滿巧克力碎屑的甜甜圈。

瞭解小行星帶對瞭解太陽繫有著很重要的作用,科學家們對這個區域的研究一直在進行。根據統計,在那裡,直徑超過100千米的小行星有200顆以上,直徑大於等於1千米的小行星有70萬到170萬顆以上。而小行星帶中最大的小行星——穀神星的直徑超過了1000千米,大小相當於加拿大最大的省份魁北克。儘管小行星帶中有大量大大小小的天體,但是小行星帶足夠寬——大約有2億千米,這裡的小行星之間的平均距離可達160萬千米,當然在小行星帶的中間區域,天體密度較大,那裡的小行星距離相對較近。不過不管怎樣,穿越小行星帶時不會像《星球大戰》中穿梭於密集的太空巖石那樣危險。更值得慶幸的是,小行星帶的天體相對比較穩定,通常情況下不會跑到太陽系內部。

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活躍的柯伊伯帶天體

但是太陽系邊緣的柯伊伯帶中的天體,可就不會像小行星帶的天體那麼老實了。柯伊伯帶這個名稱源於荷蘭裔美籍天文學家吉納德·柯伊伯。柯伊伯出生於荷蘭,1937年加入美國國籍,先後就職於哈佛大學、芝加哥大學,還曾任葉凱士天文臺和麥克唐納天文臺臺長。他在1951年首次提出海王星軌道外存在一個小行星帶。1992年,第一顆這個小行星帶的天體被發現,從而證實了柯伊伯的理論是正確的。為了紀念他,這個小行星帶就以他的名字命名。隨著觀測技術的進步,現在科學家每年都能在柯伊伯帶中發現數十顆直徑在數百千米左右的小行星。已發現的柯伊伯帶的天體直徑從數千米到上千千米不等,而直徑超過100千米的天體大約有10萬顆。

在柯伊伯帶,已知最大也是最著名的天體是冥王星,它的直徑為2370千米。以前冥王星位列太陽系9大行星,但是如今它已被降級為矮行星,並被歸入柯伊伯帶小行星的行列。

此外,柯伊伯帶也被認為是太陽系大多數彗星的來源地,那裡有大量的彗星。有些彗星會衝入太陽系內部,拖著長長的彗尾,有些彗星的彗尾甚至可達到上億千米,霸氣十足,但是事實上它們的核心只有幾千米。來自柯伊伯帶的彗星有歐洲航天局羅塞塔計劃中的目標67P彗星。67P彗星外形上像一隻橡皮鴨,“鴨脖子”和“鴨頭”的部分長2.6千米,寬2.3千米,“鴨脖子”之下到“鴨屁股”的部分長4.1千米,寬3.3千米。

神祕莫測的奧爾特雲天體

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除了柯伊伯帶的彗星會衝入太陽系內部,偶爾也有一些自遠方而來的不速之客。科學家認為,這些不速之客可能來自奧爾特雲。不過,奧爾特雲從未被觀測到過,之所以它被認為是存在的,是因為科學家發現有一些彗星的週期很長,它們每隔幾百,甚至幾千年就會到訪太陽系一次,如此長的週期意味著它們不太可能來自太陽系內,而是來自太陽系外,也就是奧爾特雲。奧爾特雲被認為是一個距離太陽系大約1光年的地帶,它就像一個由塵埃和冰塊組成的環繞著太陽系的巨大泡泡。

據估計,奧爾特雲中可能有數以萬億計的彗星,這些彗星的直徑可能都在1千米以上。有科學家認為,著名的哈雷彗星最初可能就來自奧爾特雲。哈雷彗星的彗核直徑大約為960千米,質量約為3000億噸。當它衝向太陽時,彗尾超過70萬千米。但是就目前的情況來說,我們對奧爾特雲可以說是一無所知,所有與之相關的一切都還只是推論。

當然,隨著技術的發展,科學家所瞭解的天體會越來越多,不僅能近距離觀測太陽系內的“石頭”,還能瞭解太陽外的“石頭”,比如2012年,美國宇航局利用“斯皮策”太空望遠鏡觀測到了一顆大小只有地球三分之一的小行星。這顆小行星距離地球大約33光年,是目前被觀測到的距離太陽系最近並小於地球的小行星。

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