小行星還是彗星?這是個問題
彗星和小行星通常屬於兩個不同的範疇。冰冷的彗星具有長長的、由氣體和塵埃組成的尾巴;而小行星則多位於火星與木星的軌道之間,是黯淡的太空岩石。*不過, 近期的研究發現,二者的差別可能並沒有那麼顯而易見。天文學家已經發現了很像彗星的小行星,也發現了像小行星的彗星。*來自台灣中研院天文所的行星科學家謝 宏立説:“我們已經見證了一次又一次的發現,表明小行星和彗星之間的界限越來越模糊。”


2010年7月,在前往67P/楚留莫夫-格拉希門克彗星的途中,歐洲空間局的羅塞塔探測器拍下了這張司琴星(Lutetia)的圖片。

彗星通常被認為是由冰和塵埃塊組成,常被稱為“髒雪球”。它們具有揮發性的化學物質,如二氧化碳、氨和甲烷等,形成於遠離太陽的地方,因為那裏温度足夠低,使這些化合物能夠存在。彗星的軌道很長,週期範圍可以從幾年到幾百萬年。大部分時間,彗星都位於海王星軌道之外,幾十年甚至上千年才靠近太陽一次。在接近太陽的時候,彗星的冰會升華變成氣體,與塵埃一起散發成為慧發。在太陽風等離子的作用下,從慧發剝離出來的氣體、塵埃和帶電粒子會形成線性延展的彗尾。
另一方面,小行星主要由岩石和金屬組成,其密度比彗星大得多。在46億年前形成之後,小行星就沒有發生太多的變化。它們大部分位於火星與木星之間的小行星帶中,在較為穩定的圓形軌道上運行。
儘管存在差異,但小行星和彗星還是有一些共同點。不久前,它們都迎來了人類航天器的造訪:歐洲空間局的“菲萊”登陸器上個月首次登陸了一顆彗星;而在2005年,一艘日本的航天器在一顆小行星上着陸,並帶回了小行星表面的樣品(12月3日,日本又發射了一個前往小行星的探測器)。在好萊塢電影中,二者也經常亮相。1998年的兩部太空災難電影,《天地大沖撞》(Deep Impact)和《世界末日》(Armageddon)分別描述了地球面臨彗星和小行星撞擊的故事。
近年來,科學家發現二者具有一些更加令人困惑的相似特徵。卡耐基科學研究所(位於華盛頓特區)的行星科學家斯科特·謝潑德(Scott Sheppard)稱,大約10年前,研究者發現小行星帶中的一些物體會像彗星一樣,噴出氣體和塵埃。
上個月,斯科特·謝潑德和雙子座天文台的查德·特魯希略(Chad Trujillo)宣佈了最新的發現,他們探測到一顆已知位於主小行星帶的小行星具有淡淡的尾巴。迄今為止,科學家發現了13個這樣的天體,並暱稱其為“主小行星帶彗星”,或“活躍的小行星”。按照這一數字,謝潑德估計主小行星帶上可能有上百個這樣的物體。
與一般的彗星不同,這類天體很可能是因為旋轉速度太快,塵埃被甩出而形成了尾巴。另一個原因可能是小行星之間的撞擊,會把表面下的冰暴露出來,然後冰昇華產生氣體噴射。不過,目前這些都還只是猜測,真正的原因並沒有確切答案。
事實上,不僅僅是這些“活躍的小行星”在混淆界限。上個月,夏威夷大學的行星科學家卡倫·米奇(Karen Meech)和同事宣佈,他們發現了兩顆似乎不具有尾巴的彗星,他們以無尾的馬恩島貓為這兩顆彗星命名為“馬恩島彗星”(Manx comets)。兩顆彗星源自遙遠的奧爾特雲,“我們之前從沒有見過這樣的物體,”卡倫·米奇在11月10日的新聞發佈會上説道。
其中一個天體,名為C/2013 P2,可能正是天文學家揚·奧爾特在1950年假設的一個類型(正是他預測了奧爾特雲的存在)。根據他的假説,奧爾特雲中的一些物體會被冰霜覆蓋,在它們經過太陽一次之後,冰霜被融化掉,只留下在類似彗星軌道上運行的沒有尾巴的天體。C/2013 P2與柯伊伯帶的許多物體一樣,顏色很紅。柯伊伯帶是太陽系在海王星軌道外黃道面附近,天體密集的中空圓盤狀區域,其內大部分物體是冰冷的小行星和微行星。相比奧爾特雲,它們與太陽的距離要近得多。
研究者還在對第二顆新發現的天體(名為C/2014 S3)進行分析,目前它看上去很像主小行星帶的物體,表明它可能一度存在於主小行星帶中。這是一個令人興奮的結果,因為近期的計算機模擬顯示,在遙遠的過去,木星和土星等外行星的軌道可能發生過偏移,在偏移過程中,小行星會被甩入奧爾特雲。通過C/2014 S3的發現,科學家可能會第一次獲得支持這一假説的證據——同時也推翻了以往的觀點,即小行星總是在太陽附近被發現,而彗星總是離太陽遠遠的。
謝宏立説:“天文學家正逐漸形成共識,即小行星和彗星其實是由一系列的物體組成。”它們並不是兩類獨立的天體,而是代表了一系列物體的兩端,這些物體在活躍度,以及冰、岩石的含量上都各不相同。天文學家已經在主小行星帶的司理星(24 Themis)上發現了水冰的存在,而在主小行星帶最大的天體穀神星上,也發現了水蒸氣逃逸的現象。
“人們喜歡給物體貼上不同的標籤,行星、小行星、彗星,”斯科特·謝潑德説,“但還存在着大量的物體,它們並不適用於這些標籤。”歸根結底,對某一個天體進行分類並不是那麼重要。還有許多科學家正致力於研究這些天體的起源。作為已有46億年曆史的遺存,小行星和彗星都將幫助科學家瞭解太陽系的形成過程——無論它們被叫做什麼。