小行星带：暗淡、明亮还是红色

科学摘要

本文介绍了小行星带，这是太阳系中位于火星和木星轨道之间（2到4个天文单位）的一个区域，包含未形成行星的原行星盘碎片。第一颗小行星谷神星由朱塞佩·皮亚齐于1801年发现。截至2023年，已编录超过822,000颗小行星。索伦分类法区分了三种主要类型：C型（碳质，暗淡，数量最多），S型（硅质，明亮）和M型（金属质），占主带小行星的90 %。

什么是小行星带，在那里可以找到哪些类型的小行星？

小行星带是太阳系中位于火星和木星轨道之间的一个区域，距离太阳2到4个天文单位（AU）。它包含从未成功聚集成行星的原行星盘碎片，原因是木星的引力扰动。第一颗小行星谷神星（现被归类为矮行星）由朱塞佩·皮亚齐于1801年偶然发现。此后，已编录的小行星数量持续增长：1868年为100颗，1921年为1,000颗，1989年为10,000颗，到2023年已超过822,000颗。小行星根据其化学成分在索伦分类法（共14类，其中三种主要类型）中进行分类：C型（碳质，暗淡，反照率 <0.05，最丰富），S型（硅质，明亮，反照率 0.05–0.15）和M型（金属质，反照率 >0.15）。这三种类型约占主带小行星的90 %。虽然这些天体太小而无法用肉眼看到，但它们是太阳系形成的原始档案，为其早期时刻提供了宝贵的线索。

值得一看

继续探索宇宙的这些主题：

暗淡、明亮和红色：小行星的三副面孔

小行星带不是一个黑白分明的世界。这里的居民呈现出多种色调：从深黑色到金属灰色，再到微红色。这种颜色多样性直接反映了它们的化学成分和地质历史。

反照率，亮度的度量

反照率是指小行星的反射能力。其值越高，天体越亮。这一特性取决于表面存在的物质性质。

主要类型概述

类型	颜色	反照率	组成
C型	黑色	<0.05	碳
S型	灰色	0.05 - 0.15	硅酸盐
M型	金属色	>0.15	铁，镍
D型	暗红色	非常低	有机物
P型	红色	低	硅酸盐 + 碳

见证太阳系历史的多样性

暗淡的（C型）是自46亿年前以来未发生变化的原始物质。
明亮的（M型）在大约45.6亿年前经历了分化：表面为金属，深处为硅酸盐。
红色的（D型和P型）是来自外缘区域的遗迹，富含有机化合物，形成于45亿多年前，即太阳系吸积之时。

小行星的逐步发现

不起眼的天体

如果小行星“明亮”，我们在夜空中看到的数量将和恒星一样多。小行星是一种无法用肉眼观测到的天体，因为其大小从几十米到几百公里直径不等。

起源：谷神星和第一批小行星

第一颗小行星由朱塞佩·皮亚齐（1746-1826）于1801年1月1日偶然发现，他是巴勒莫（西西里）天文台台长。
正是在观测金牛座时，他瞥见一个不明物体在夜空中缓慢移动。卡尔·弗里德里希·高斯（1777-1855）确定了这个未知天体的距离，并将其置于火星和木星行星之间。皮亚齐将其命名为谷神星（农业、丰收和生育女神）。谷神星被归类为矮行星。在1802年至1807年间，又发现了另外三个天体：智神星、婚神星和灶神星。

发现热潮：激增的编目数量

1868年，已编录了100颗小行星。第1,000颗小行星于1921年获得正式编号，第10,000颗于1989年获得编号。 2006年3月，已有129,436颗小行星获得正式编号。根据小行星中心的数据，2023年有822,135颗小行星获得正式编号。这个数字在不断变化，每年都有新的小行星被发现。

小行星的分类

化学成分作为解读钥匙

为了对小行星进行分类，天文学家首先依据其化学成分，这通过分析它们反射光的光谱来推断。

索伦分类法：14个类别，其中3个主要类别

最常用的分类是美国天文学家大卫·J·索伦（1955-）提出的，基于可见光波段的观测。它将小行星分为十四类，但其中三类集中了绝大多数样本：C型、S型和M型。

C型、S型和M型：碳、硅酸盐和金属

C型（碳质）小行星数量最多。它们的光谱以碳的吸收带为主。它们非常暗淡，反照率低于0.05。

S型（硅质）小行星数量较少。它们的光谱显示出硅酸盐的存在。比前一类更亮，其反照率中等，在0.05到0.15之间。

M型（金属质）小行星以铁的吸收带为特征。其金属成分赋予它们特殊的光泽和较高的反照率，高于0.15。

不断丰富的类别

虽然C型、S型和M型约占主带小行星的90 %，但红外观测已识别出新的类别，证明了这些天体的多样性仍有待深入了解。

参考文献

FAQ：关于小行星带的一切

小行星带到底是什么？

小行星带是太阳系中位于火星和木星轨道之间的一个区域，距离太阳2到4个天文单位（AU）。它包含数百万颗小型岩石天体，即小行星，它们是原行星盘的碎片，由于木星的引力扰动而未能形成行星。小行星带标志着类地行星（岩石质）和气态巨行星之间的界限。

谁发现了第一颗小行星，什么时候？

第一颗小行星谷神星由意大利天文学家朱塞佩·皮亚齐（巴勒莫天文台台长）于1801年1月1日偶然发现。在观测金牛座时，他瞥见一个缓慢移动的物体。该天体的距离由卡尔·弗里德里希·高斯计算，并将其置于火星和木星之间。皮亚齐将其命名为谷神星，即农业女神。如今，谷神星被归类为矮行星。

主带中已编录了多少颗小行星？

自发现谷神星以来，已编录的小行星数量持续增长：
• 1868年: 100颗小行星，第100颗（100）赫卡忒由詹姆斯·克雷格·沃森发现。
• 1923年: 1,000颗小行星，第1,000颗（1000）皮亚齐亚为纪念朱塞佩·皮亚齐而命名。
• 1999年: 10,000颗小行星，第10,000颗（10000）迈里奥斯托斯（希腊语意为“万分之一”），向所有为此次编目做出贡献的天文学家致敬。
• 2006年: 129,436颗小行星。
• 2023年: 822,135颗已正式编号的小行星（根据小行星中心数据）。
• 2026年: 895,910颗已编号小行星，占目前观测到的1,547,929个太阳系小天体的一半以上（根据小行星中心数据）。
这个数字在不断变化，因为每年都有新的小行星被发现。

小行星是如何分类的？

小行星根据其化学成分进行分类。最常用的分类是基于可见光波段观测的索伦分类法，将小行星分为14类。三个主要类别是：
• C型（碳质）：数量最多，由碳组成，颜色暗淡（反照率 <0.05）。
• S型（硅质）：由硅酸盐岩石组成，颜色明亮（反照率 0.05–0.15）。
• M型（金属质）：由金属（铁、镍）组成，金属色泽（反照率 >0.15）。
这三种类型约占主带小行星的90 %。

为什么小行星不能用肉眼看到？

小行星太小且太暗淡，无法用肉眼观测。它们的大小从几十米到几百公里直径不等（谷神星是最大的，直径约940公里）。此外，它们的反照率（反射率）通常很低，特别是对于C型小行星（反照率 <0.05）。如果小行星“明亮”，我们在夜空中看到的数量将和恒星一样多。

为什么小行星带没有形成行星？

小行星带没有形成行星，主要是因为木星的引力扰动。这颗巨行星凭借其巨大的质量，创造了轨道共振，阻止了带内的星子聚集。相反，这些天体之间的剧烈碰撞将它们撞碎，产生了我们今天观察到的小行星群。如果没有木星，小行星带很可能形成一颗地球大小的行星。

小行星带的科学重要性是什么？

小行星带具有重大的科学重要性，因为它包含了太阳系形成的原始档案：
• 小行星是原行星盘的遗迹，保存了原始太阳星云的化学成分。
• 对它们的研究有助于理解吸积过程和行星形成条件。
• C型小行星含有有机化合物和水，这些可能对地球上生命的出现做出了贡献。
• 像OSIRIS-REx和隼鸟2号这样的太空任务已经带回了小行星样本，为太阳系早期时刻提供了宝贵的数据。