小天體在“行星際高速公路”上穿梭

歲末年初，一條天文消息引發(fā)強(qiáng)烈關(guān)注：2018年，“骷髏頭小行星”將再次飛掠地球。

這個(gè)小天體長得像個(gè)骷髏頭，曾在兩年前的萬圣節(jié)拜訪過地球。2018年，它的拜訪時(shí)間是11月。

雖然個(gè)頭比較小，但小天體是太陽系內(nèi)的龐大家族。而且，除了長相之外，小天體有很多有意思之處。比如，它們在天上到底怎么飛的？

乖乖在橢圓軌道上畫圈圈

在太陽系中，八大行星乖乖地繞著太陽在橢圓軌道上轉(zhuǎn)圈。其根本原因是力的作用。

比如，太陽與地球之間存在相互吸引的萬有引力。這個(gè)力對太陽沒有太大影響，卻足以把地球吸到太陽身邊。

“地球之所以沒有被太陽吸走，是因?yàn)樗@著太陽旋轉(zhuǎn)時(shí)，形成了離心力，跟自身引力加起來，就與太陽的引力達(dá)到平衡。于是地球可以在數(shù)億年間穩(wěn)定地繞著太陽轉(zhuǎn)。”南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授周禮勇接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)說。

作為質(zhì)量和體積更加不起眼的小天體，大多數(shù)只能和八大行星一樣，乖乖在橢圓軌道上繞太陽轉(zhuǎn)。

即將在2018年再次飛掠地球的“骷髏頭小行星”，就擁有橢圓軌道。它的軌道以太陽為中心，且與地球軌道存在接近點(diǎn)，所以被稱為近地小天體。這種小天體每隔一段時(shí)間就會(huì)來拜訪一下地球，有的甚至存在撞擊地球的可能。

中科院國家天文臺(tái)研究員平勁松介紹，在木星和火星之間，有個(gè)小行星帶。這里是太陽系內(nèi)小行星最密集的區(qū)域，因此又被稱為“主帶”。絕大多數(shù)主帶小行星也在橢圓軌道上繞太陽公轉(zhuǎn)。

在拋物線、雙曲線上蕩秋千

不是所有的小天體都會(huì)在橢圓軌道上走一輩子。

“密密麻麻的主帶小行星們，一旦發(fā)生碰撞，就無法繼續(xù)維持原來的橢圓軌道?！逼絼潘烧f。如果有些小行星在運(yùn)行中離大行星太近，還會(huì)受到強(qiáng)烈的引力攝動(dòng)。在這種情況下，它們很可能被大行星俘獲，成為它們的衛(wèi)星，也有可能被甩到以太陽為中心的拋物線或雙曲線軌道上，最后飛出太陽系。

周禮勇告訴記者，理論上彗星的軌道是極其扁長的橢圓。但彗星也可能受到大行星的引力攝動(dòng)，從而變成雙曲線或拋物線軌道。這個(gè)時(shí)候，它們會(huì)在太陽系內(nèi)劃個(gè)弧線，然后再也不回來了。

有時(shí)還會(huì)有太陽系外的小天體，飛進(jìn)太陽系瞧一瞧就撤了。它們的路徑也是以太陽為中心的拋物線或雙曲線。

2017年10月份天文學(xué)家觀測到一個(gè)奇怪的小天體，給它起名“奧陌陌”。“奧陌陌”的雙曲線軌道與太陽系內(nèi)小行星和彗星軌道都不一樣。天文學(xué)家判斷，它很可能來自太陽系之外。

在拉格朗日點(diǎn)附近我行我素

真正不走尋常路的，還在后頭。

由于質(zhì)量很小，小天體在太陽和行星的夾縫中生存，很容易受到引力攝動(dòng)，從而“出軌”。但是，在某些奇特的區(qū)域，小天體卻可以在夾縫中保持動(dòng)態(tài)平衡。這就是拉格朗日點(diǎn)。

平勁松舉例說，地球在繞太陽運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)有5個(gè)拉格朗日點(diǎn)，分別為L1、L2、L3、L4、L5。這5個(gè)點(diǎn)不是固定的，而是隨著地球的公轉(zhuǎn)，與地球和太陽之間保持一定構(gòu)型。同理，在火星與太陽之間，木星與太陽之間也存在拉格朗日點(diǎn)。

其中L4和L5分別處于行星軌道前方60°和后方60°。它們附近存在著一種特殊的小天體——特洛伊小行星。它們“借用”行星軌道，但不會(huì)與行星相撞，其軌道是一頭大、一頭小的蝌蚪形狀。

小天體還可以沿著L3、L4、L5拉格朗日點(diǎn)兜圈子，形成馬蹄型軌道。2010年，天文學(xué)家觀測到一顆在地球軌道附近畫“馬蹄”的小行星（2010 SO16）。它與地球相伴，被稱為地球的“伙伴小行星”。

“木星軌道附近的希爾達(dá)族小行星，軌道是以太陽為中心的等邊三角形?！敝芏Y勇說，不過這種特殊的軌道形狀與拉格朗日點(diǎn)無關(guān)，而是由于與木星軌道共振造成的。

在“行星際高速公路”上飆車

最瘋狂的小天體，在所謂的“行星際高速公路”上放浪形骸。

“行星際高速公路”可以理解為，把太陽系內(nèi)所有拉格朗日點(diǎn)都動(dòng)態(tài)地連接起來，形成一種奇特的行星際管道。小天體就在這些管道里瘋狂飆車。

平勁松介紹，之所以如此，是因?yàn)槔窭嗜拯c(diǎn)附近的小天體，雖然可以保持“動(dòng)態(tài)平衡”，但依然非常容易受到干擾。一旦受到其他引力干擾，它們就會(huì)離開原處，而趨向于溜到下一個(gè)拉格朗日點(diǎn)。

最重要的是，讓它們從這個(gè)點(diǎn)漂移到下一點(diǎn)所需的外力，可能很小。

“如果這是一個(gè)人造探測器，意味著它不需要太多燃料，就可以從這個(gè)天體附近，直接抄近道飛到另一個(gè)天體附近?！敝芏Y勇告訴記者。

2012年，嫦娥二號衛(wèi)星就曾利用拉格朗日點(diǎn)，飛到圖塔蒂斯小行星附近。但太空探測器畢竟由人類操控，處在“行星際高速公路”上的小天體就有點(diǎn)聽天由命了。它們會(huì)在數(shù)以百萬年計(jì)的時(shí)間里，在這條復(fù)雜的高速公路網(wǎng)里游蕩。

而且，其他小天體一旦飄進(jìn)“行星際高速公路”，也會(huì)一起加入瘋狂飆車的隊(duì)伍。這一飆，很可能就是幾百萬年。直到又有“恰到好處”的引力干擾，帶它駛出高速公路，繼續(xù)下一段太空旅行。