小行星带事实：它是什么、位于哪里，以及如何形成
小行星带是太阳系中位于火星和木星之间、包含大多数已知小行星的区域。尽管名字听起来像一条密集的岩石带，但那里大多是空旷空间，而不是一堵由岩石构成的密墙。本指南将解释它是如何形成的、包含哪些天体，以及能否从地球上看到它。如果你想在天空中找到像谷神星和灶神星这样的明亮小行星，请使用免费的 Sky Tonight 应用。
内容
- 什么是小行星带，它位于哪里？
- 小行星带中有什么？
- 小行星带是如何形成的，为什么它没有变成一颗行星？
- 谁发现了小行星带？是什么时候？
- 能从地球上看到小行星带吗？
- 前往小行星带的太空任务
- 太阳系主小行星带：总结
什么是小行星带，它位于哪里？
小行星带，也叫主小行星带，是位于火星和木星之间、包含大多数已知小行星的区域，它标志着内部岩质行星与外部气态巨行星之间的分界。
主带中包含数百万块太空岩石，不过它的总质量并不大：这些天体加起来的总质量还不到月球的质量，且其中大约一半的质量属于四个最大的天体——谷神星、灶神星、智神星和健神星。
一个常见的误解是它的样子——尽管你可能在科幻电影中看到过不同的画面，小行星带并不是一个拥挤的地方。两颗小行星之间的平均距离大约为100万千米！因此，穿越小行星带的航天器几乎没有发生碰撞的可能。
此外，小行星带中的小行星分布并不均匀——有些区域几乎没有小行星存在。这些区域被称为柯克伍德空隙，是由于木星的引力影响而被“清空”的。柯克伍德空隙以美国天文学家丹尼尔·柯克伍德命名，他于1866年首次观测到这些空隙。
注意：不要把主小行星带与柯伊伯带混淆——后者是位于海王星轨道之外、充满冰质天体和像冥王星这样的矮行星的巨大寒冷区域。
小行星带中有什么？
小行星带包含数百万个天体：主要是C型或碳质小行星，以及S型（硅质）和M型（金属质）小行星，此外还有矮行星谷神星和大型小行星灶神星、智神星和健神星。
天文学家估计，小行星带中大约有100万到200万颗直径大于1千米的小行星，此外还有数以百万计更小的天体。只有大约30颗小行星带中的小行星直径超过200千米。
小行星带中最大的天体是谷神星（940千米）、灶神星（525千米）、智神星（510千米）和健神星（410千米）。这四个天体约占整个小行星带总质量的一半。需要注意的是，谷神星现在被归类为矮行星，这使得灶神星成为该带中最大的小行星。
带中的大多数小行星甚至都不是球形——它们看起来像凹凸不平、形状不规则的土豆。不过，其中一些拥有更为奇特的形状——例如216 Kleopatra，看起来像一根狗骨头。
一些小行星带天体还含有富含水的矿物。对它们的研究有助于科学家理解水（以及可能孕育生命的原料）是如何在早期太阳系中传播、并最终到达地球的。
小行星带是如何形成的，为什么它没有变成一颗行星？
小行星带很可能由早期太阳系中未能形成行星的剩余物质组成。
大约46亿年前，在太阳系早期，被称为微行星的尘埃和岩石小块开始通过吸积聚合在一起。其中一些最终形成了行星。但在火星和木星之间的区域，木星的引力影响阻止了这些微行星继续吸积成一颗行星——相反，它们发生碰撞并破碎，最终保留下来成为无数较小的天体。这就是为什么今天我们会在这一区域看到小行星带。
最初，天文学家曾认为小行星带是在一颗大行星毁灭后形成的；这一理论属于海因里希·奥伯斯。那颗假想行星被命名为法厄同。这一“行星破碎假说”曾得到全球许多天文学家的支持，并一直持续影响到20世纪末。
谁发现了小行星带？是什么时候？
直到19世纪中叶，人们才知道小行星带的存在。然而，火星与木星之间的区域早已引起天文学家的注意——他们一直在寻找那里的一颗行星。
1766年，德国天文学家约翰·丹尼尔·提丢斯提出如下假说：从太阳系中心向外延伸，每颗行星与太阳的距离大致应是前一颗行星的两倍。根据这一假说（如今称为提丢斯-波得定律），火星和木星轨道之间应当存在一颗尚未被发现的行星！
许多人因此痴迷于这一想法。例如，一群德国天文学家组成了名为天体警察的团体，发起了一项大型国际计划来寻找这颗失踪的行星。然而，他们被意大利天文学家朱塞佩·皮亚齐抢先一步——他于1801年发现了谷神星。这个天体所在的位置，几乎正好符合提丢斯-波得定律的预测距离。
当然，谷神星最初被认为就是那颗失踪的行星。然而，不久之后，人们又在同一区域发现了其他类似天体。1802年，幸运降临到天体警察头上：其成员海因里希·奥伯斯（奥伯斯佯谬的提出者）发现了智神星。此后，这个团体接连取得成果：1804年，卡尔·哈丁观测到了婚神星；1807年，海因里希·奥伯斯通过观测又作出了第二次发现——灶神星。
随着越来越多的天体在火星和木星之间被发现，人们逐渐意识到它们太小，不能被视为行星。天王星的发现者威廉·赫歇尔创造了“asteroid（小行星）”一词，而这个名称沿用至今。到了19世纪50年代左右，“小行星带”这一表述开始被使用。
所以，小行星带并没有某一个单独的发现者。朱塞佩·皮亚齐观测到了带中的第一个天体，而后其他天文学家通过发现这一区域更多的天体共同促成了对小行星带的认识。
关于引发这一切的提丢斯-波得定律，还有一个有趣的注脚：当海王星于1846年被发现时，它的位置并不符合提丢斯的预测。看来提丢斯-波得定律更像是一种数学巧合，而不是真正的物理定律！
能从地球上看到小行星带吗？
你无法直接看到小行星带本身，但你当然可以看到其中一些小行星。小行星带中最大的四个天体——谷神星、灶神星、智神星和健神星——可以通过小型望远镜甚至大双筒望远镜进行观测。观测小行星的最佳时机是在冲日期间，因为那时它在天空中会显得最亮。
| 天体 | 最亮视星等 | 最大角直径 |
|---|---|---|
| 谷神星 | 6.7等 | 0.85″ |
| 灶神星 | 5.1等 | 0.7″ |
| 智神星 | 6.1等 | 0.5″ |
| 健神星 | 9.1等 | 0.3″ |
了解更多：行星、小行星和矮行星的即将到来的冲日
对于一台普通的4英寸（100毫米）望远镜来说，谷神星和灶神星看起来只是像恒星一样的光点。要识别它们，可以寻找相对于附近恒星在连续几个夜晚中缓慢改变位置的天体。使用低倍目镜（25–32毫米）会更容易找到所在视场，而中等倍率则有助于确认小行星的运动。
与行星不同，小行星不会呈现圆盘状（即使在望远镜中也是如此）；它们看起来像暗淡的恒星。识别它们的关键，在于随着时间推移观察它们相对于背景星空的缓慢移动。
要快速在天空中找到目标小行星，请使用Sky Tonight应用。点击屏幕底部的放大镜图标，输入小行星名称，然后点击对应搜索结果中的蓝色目标图标。
前往小行星带的太空任务
自20世纪70年代以来，多台太空探测器已抵达小行星带并研究其中的天体。这里我们将提到过去三项具有里程碑意义的任务，以及一项目前正在飞往主带天体的重要任务。
- 第一艘到达小行星带的航天器是Pioneer 10；它在前往木星的任务途中于1972年飞越了小行星带。
- Galileo航天器在20世纪90年代研究了小行星加斯普拉和伊达，并发现了第一颗小行星卫星——伊达的卫星达克提尔。
- Dawn探测器成为首个探访灶神星（2011年）和谷神星（2015年）的小行星探测器。
- Psyche航天器于2023年10月发射，目前正飞往小行星16 Psyche，预计将于2029年到达。科学家认为，这颗富含金属的天体或许能帮助揭示早期类行星天体核心是如何形成的。
小行星带常见问题
火星和木星之间的那条带叫什么？
火星和木星之间的那条带叫作小行星带，或者主小行星带。
小行星带中有多少颗小行星？
根据 ESA 的数据，小行星带中大约有100万到200万颗直径大于1千米的小行星，此外还有数以百万计更小的天体。
小行星带距离地球有多远？
地球轨道与距离地球最近的小行星带边缘之间的距离通常在1到2个天文单位之间。一个天文单位（AU）是地球到太阳的平均距离，相当于1.5亿千米。
小行星带中最大的天体是什么？
小行星带中最大的天体是矮行星谷神星，直径为940千米。观看我们关于谷神星的视频，了解有关它的有趣知识。
为什么现在小行星带所在的位置没有形成一颗行星？
小行星带之所以没有形成一颗行星，主要是因为木星的引力不断扰动这一区域。这些太空天体并没有合并形成更大的天体，而是在一次次破坏性碰撞中被加速，最终形成了一条由较小天体组成的带状区域。
哪些航天器访问过小行星带？
已有多艘航天器探索过小行星带：
- Pioneer 10是第一艘于1972年飞越小行星带并前往木星的航天器。
- Galileo在20世纪90年代研究了加斯普拉和伊达，并发现了达克提尔——已知的第一颗小行星卫星。
- Dawn成为首个绕两颗主带天体运行的航天器：灶神星于2011年，谷神星于2015年。
- Psyche于2023年发射，目前正飞往富含金属的小行星16 Psyche，预计将于2029年到达。
在小行星带中发现的两颗红色天体是什么？
2021年7月，日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）发现了两颗巨大的小行星，它们的光谱比小行星带中的其他任何天体都更红。这两颗小行星名为203 Pompeja和269 Justitia。科学家认为，它们可能形成于太阳系外缘附近，随后在大约40亿年前迁移到了小行星带。
小行星带对航天器危险吗？
尽管电影中常常这样表现，小行星带并不是一个混乱的飞石区域。实际上，那里的天体彼此相距极远，通常相隔数十万到数百万千米。这就是为什么像 Pioneer 10、Galileo 和 Dawn 这样的航天器能够穿越小行星带而不与太空岩石相撞。意外撞上小行星的概率极低。
说到危险，你知道 NASA 正在追踪数千颗潜在危险小行星吗？阅读我们的《下一颗预计撞击地球的小行星将在什么时候到来？》文章，了解更多相关信息。
小行星带可以被开采吗？
从理论上来说，可以。适合开采的理想候选者是可能由铁和镍组成的小行星16 Psyche。根据一些估算，这颗小行星的价值可能高达数十万万万亿美元！然而，开采小行星是一项极其艰巨的任务，可能需要我们目前尚不具备的技术。
还能从小行星上开采哪些其他资源？小行星采矿是否合法？在这张信息图中查找这些以及许多其他问题的答案！
太阳系主小行星带：总结
位于火星和木星之间的小行星带，是数百万个岩石天体的家园，从微小碎片到矮行星谷神星应有尽有。最有可能的是，这些天体是太阳系形成过程中遗留下来的物质，由于木星引力不断扰乱这一区域，它们始终没能形成一颗行星。与此同时，NASA 于2023年发射的 Psyche 任务目前正在前往探索这条带中最引人注目的小行星之一，帮助我们更进一步理解行星本身曾经是如何形成的。你现在就可以使用免费的 Sky Tonight 应用，在你的天空中找到一颗小行星。
