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小行星類型介紹

星の光 | 2021-09-27 08:59:52 | 巴幣 2324 | 人氣 316

阿不是,我不是要介紹戀愛小行星的人物還有劇情喔,我是要介紹米拉和藍她們所追尋的目標,也就是太陽系中小行星中的分布與光譜類型,看完動漫對於地科產生好奇的我們,當然希望能瞭解小行星是甚麼吧xd。本篇介紹主要的參考來源是Fundamental Planetary Science: Physics, Chemistry and Habitability (2019)這樣

一、基礎小行星介紹

在高中地科課本有學到過,太陽系是從太陽星雲當中逐漸塌縮形成的,星雲中的物質因為重力或衝擊波等原因逐漸凝聚在一起,逐漸形成了我們所看到的太陽與各大行星的風貌。然而沒有成為恆星/行星/衛星的物質都到哪裡去了?其實這絕大部分剩餘的物質就是我們今天所看到的小行星,它們這些微行星的岩石通常會繞著太陽運行而稱之為Asteriod,這些小行星有大有小,差距頗大;小至數百公尺的系川小行星Itokawa,大至像冥王星半徑幾千公里的矮行星都算。不過後來天文學家發現了許多穿越行星軌道或是無週期性的天體,用Asteriod這個字眼無法準確囊括所有東西,因此IAU國際天文聯合學會決定統一用Minor planet統一稱呼這些在天上飛的石頭

說到跟小行星類似的天體,我們還會想到隕石還有彗星。隕石主要的來源也是源自於小行星,只是落到了地球上,被人類所發現;而彗星則是表面具有高度易噴發的物質,彗核外面裹上彗髮與彗尾就可以被認為是彗星了,除此之外的彗核其實跟小行星沒有甚麼太大的區別。關於隕石還有彗星的介紹我之後再各開一個文章進行說明(前提是我要想起來)

二、小行星的軌道分佈

截至2021年,全世界已經定名了多達58萬顆的小行星,而且每年新發現的數量仍然以一萬多顆的速度持續增長,因此對於小行星的分類也是不可或缺的,下面我們就隨著離地球軌道的遠近,來一一介紹這些小行星吧!
  1. 近地天體(Near Earth objects, NEOs):這些天體受到天文學家的密切關注,因為它們有機率會跟地球相撞,主要包含1.3AU以內的小行星,截至2018年總共有18000顆NEOs被命名
    • 阿登型小行星(Atens asteroids):軌道半長軸小於1AU的小行星
    • 阿波羅型小行星(Apollo asteroids):軌道半長軸介於1AU的天體,是最有可能跟地球發生碰撞的NEOs
    • 阿莫爾型小行星(Amor asteroids):軌道半長軸於1.017-1.3AU左右的天體,也包含火星的特洛伊小行星
  2. 特洛伊小行星(Trojan Asteroids):位於行星與太陽第四與第五拉格朗日點的小行星,因為木星質量特別大因此所擁有的特洛伊小行星也特別多;不過地球也有,例如有3753 Cruithne和2002 AA29
  3. 主小行星帶(Main Belt Asteroids):包含絕大多數已知的小行星都在這個區域,位於火星和木星軌道之中(2~3.5AU)。此外受到木星軌道共震影響,小行星帶中間也會出現空隙,稱為柯克伍德空隙(Kirkwood gap),該區內的小行星軌道是不穩定的,是NEOs的主要來源之一
  4. 半人馬小行星(Centaurs):該類型天體同時具有小行星和彗星的特徵,原因在於其軌道跨越木星軌道附近的雪線上,該類天體偏心率與黃道傾斜角都非常高,而有些半人馬小行星最終會變成短周期彗星的一員
  5. 跨海王星天體(Trans neptunian objects, TNOs):位於柯伊伯帶的天體,軌道可能會與海王星軌道交錯,範圍從海王星軌道30.1AU開始
    • Classical Kuiper Belt Objects(CKBOs):偏心率小於0.2以下的天體,佔了TNOs的一半左右,該類最大的天體就是我們熟悉的前行星-冥王星了
    • Scattered disk objects (SDOs):偏心率高於0.2以上的天體,不過它們多數已經離太陽太遠導致難以探測,根據估計SDOs的數量會是CKBOs數量的5-10倍左右
  6. 歐特雲(Oort cloud):離太陽數千天文單位以上的區域,被認為是長周期彗星的主要來源,不過離太陽距離太遠了,人類對其所知甚少

三、小行星的光譜類型

在過往沒有太空探測器的時期,天文學家主要是透過望遠鏡與光譜特徵來觀察小行星上的特性,在描述小行星的光譜類型時,也會拿隕石作為小行星性質的參考,因為在地球上的隕石要研究起來比起遠在天邊的小行星來說,顯然比較容易,也知道更多細節。下列是常見的小行星光譜類型:
  1. C-type asteroids:這是小行星最大的類群,佔40%左右。富含碳,反照率(typical geometric albedos)只有0.04~0.06,它們似乎至誕生以來就沒有受熱太多過,性質類似於碳質隕石(chondritic meteorites)(CI, CM)
  2. S-type asteroids:佔小行星類群第二大類群,大約30-35%左右;這些天體就相當明亮,反照率為0.14-0.17不等,性質類似於普通球粒隕石(ordinary chondrites),富含矽
  3. D and P types asteroids:大約只有5-10%的小行星屬於該類別,反照率非常低只有0.02~0.07,而且都沒有光譜特徵,可能是比C型小行星更加原始的天體。此外平均來說比S型更紅一些,主要是因為太空風化而產生的有機物累積而成的
  4. M-type asteroids:反照率高達0.1– 0.2,光譜跟P型小行星相似,都缺乏矽酸鹽吸收譜線,此外光譜也類似於鐵隕石(iron meteorites)和頑火輝石球粒隕石(enstatite chondrites),富含鎂鐵鎳等成分。M型小行星顯示出其有經過相當融化或變質的痕跡,可能是已被破壞的大型小行星碎片
  5. E type asteroids:主要成分是頑火輝石和無粒隕石,反照率高達0.3,僅在小行星帶的最內側被發現
  6. W type asteroids:這些原本是歸類在比較大型的M型小行星中的,不過隨著觀測技術進步後才發現有些天體具有3 µm的吸收譜線,推測上面有許多水合物所導致的,表示其最初形成時並非是熔融狀態冷卻而來
  7. V type asteroids:例如灶神星構成是在較大天體中是獨一無二的,表面被玄武岩所覆蓋。光譜特徵類似於古銅鈣無粒隕石howardite meteorites (classes/types)、HED (howardite–eucrite–diogenite)、eucrite 、diogenite (HED) meteorites等隕石。除了灶神星之外,還在其軌道附近發現幾個V型小行星,可能是灶神星過去的撞擊事件中撞飛出來的

而上面這些各個小行星光譜類型在太陽系的分佈如下
我們可以看到E type在主小行星帶內部;S和M type在主小行星帶中部,C type在小行星帶外側;而D和P type小行星僅在主小行星帶最外側和特洛伊小行星中發現。總體趨勢來說,越靠近太陽的火成岩比率越高,而離太陽越遠的,太空風化程度與原始程度也就跟著上升

最後放上戀愛小行星的圖吧w

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