人類發(fā)現(xiàn)第一顆小行星的故事

魏德勇/文

人類發(fā)現(xiàn)第一顆小行星的故事

魏德勇/文

地球媽媽時(shí)不時(shí)會(huì)受到“天外來客”的襲擊。這些“天外來客”中大部分都是一種叫小行星的天體。

顧名思義，小行星就是指體積和質(zhì)量都比行星小很多很多的天體。大家都知道，太陽系中有八大行星，它們不停地環(huán)繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)。

據(jù)國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)統(tǒng)計(jì)，圍繞太陽轉(zhuǎn)的小行星超過110萬顆，記入天文學(xué)“戶口簿”的有15多萬顆。這些小行星主要集中在火星與木星的軌道之間。天文學(xué)家給這個(gè)區(qū)域取了個(gè)科學(xué)名，叫小行星帶。

小行星帶這么多星星，天文學(xué)家是怎么發(fā)現(xiàn)的呢？第一顆小行星又是怎么進(jìn)入人類眼簾的？

人類發(fā)現(xiàn)第一顆小行星那天，正好是元旦節(jié)——萬民狂歡的日子。

公元1801年1月1日晚上，在意大利南邊的西西里島上，當(dāng)?shù)匕傩占依锒键c(diǎn)著熊熊的爐火，一家人圍著圓桌，享受著節(jié)日的快樂。然而，在西西里島巴勒莫天文觀測臺(tái)里，一位老人披著大衣，蹲在天文望遠(yuǎn)鏡下孤獨(dú)地觀測星空。忽然，他發(fā)現(xiàn)了一顆在星圖上找不到的天體，他想：這顆天體正好在提丟斯-波得定則推算的范圍內(nèi)。它不像彗星，也不是行星，到底是什么呢？

他叫朱塞普·皮亞齊，是巴勒莫天文觀測臺(tái)的臺(tái)長。他對天文觀測的喜愛，比現(xiàn)在的小朋友迷戀手機(jī)游戲厲害多了，要不他怎么會(huì)放棄家庭聚會(huì)，獨(dú)自待在冰冷的天文觀測臺(tái)呢？

朱塞普·皮亞齊，意大利天文學(xué)家

巴勒莫天文臺(tái)就在漂亮的西西里島上

波得定律示意圖

皮亞齊所說的提丟斯-波得定則，又稱波得定律。按這個(gè)定律推算，火星和木星之間有一個(gè)巨大的空間，這個(gè)空間里有一顆天體，只是人類還沒有發(fā)現(xiàn)。

這個(gè)結(jié)果被公布后，許多天文愛好者便全力尋找這顆神秘的天體。當(dāng)時(shí)歐洲的天文學(xué)家們自發(fā)組織了世界上第一次國際性科學(xué)項(xiàng)目，就是按全天空24個(gè)區(qū)進(jìn)行觀測。但20多年過去了，人們一無所獲。

在此背景下，我們的皮亞齊也加入了尋星隊(duì)伍。他發(fā)現(xiàn)“這顆天體的運(yùn)動(dòng)比火星慢得多，又比木星快得多。它要么是一顆很小的行星，要么是一顆彗星”。他先確定這顆天體的大致位置，再核對身邊的星象圖。奇怪的是，星象圖里找不到這顆星。天文學(xué)里有個(gè)常識，彗星像一團(tuán)云霧，跑得時(shí)快時(shí)慢。皮亞齊由此得出兩個(gè)結(jié)論：一是這顆天體肯定不是彗星，因?yàn)樗谕h(yuǎn)鏡里顯得很清晰，速度也很均勻；二是它肯定不是大行星，因?yàn)樵谕h(yuǎn)鏡里顯示只有一小點(diǎn)兒。

谷神星

“難道它就是大家一直尋找的神秘天體？”想到這里，他立刻把觀測結(jié)果詳細(xì)記錄了下來。

連續(xù)幾個(gè)晚上，皮亞齊繼續(xù)觀測，發(fā)現(xiàn)這顆天體正好位于距太陽距離為2.8天文單位處，與“波得定律”的推算完全相符。

2.8天文單位是什么意思呢？簡單地說，就是約為太陽到地球的距離的2.8倍。太陽到地球的距離約1.5億千米，那這顆未知星距太陽就是4.2億千米。

于是，皮亞齊向世人公布了自己的記錄，希望其他科學(xué)家來證實(shí)這顆天體。為了表述方便，他把這顆星星稱為Ceres。Ceres原是指古希臘神話中的谷類和耕作女神，也是西西里島的谷神美人，中文名字叫谷神星。

一石激起千層浪，皮亞齊的一紙報(bào)告讓歐洲天文學(xué)界嘩然?？茖W(xué)家們議論紛紛，有的認(rèn)為他觀測到的不過是一顆彗星；有的認(rèn)為他只有間斷的記錄，不能作為憑證；有的雖然支持他的說法，但因?yàn)闆]法確定谷神星下次出現(xiàn)的時(shí)間而持觀望態(tài)度……

德國數(shù)學(xué)家高斯知道后，怦然心動(dòng)。高斯想，既然谷神星有固定的軌道，那我不是可以通過數(shù)學(xué)算法推算出它的軌道形狀、進(jìn)而算出它何時(shí)出現(xiàn)在哪片天空嗎？

高斯迎著世人懷疑的眼光，通過艱苦的運(yùn)算，終于創(chuàng)立了行星軌道計(jì)算理論。他把皮亞齊的觀測資料運(yùn)用到這個(gè)理論中，得出了谷神星將在最近出現(xiàn)的確切星空位置。

長長見識：

谷神星，是太陽系中唯一一顆位于小行星帶的矮行星。它很可能具有巖石內(nèi)核，地幔層包含大量冰水物質(zhì)，水占了谷神星體積的40%。

奇跡出現(xiàn)了：當(dāng)年12月31日晚上，德國另一名天文愛好者海因里?！W伯斯按照高斯的行星軌道計(jì)算理論，再次發(fā)現(xiàn)了谷神星。這個(gè)發(fā)現(xiàn)，可謂奧伯斯送給皮亞齊最好的新年禮物！

1807年，就是在皮亞齊發(fā)現(xiàn)谷神星的第7年，當(dāng)時(shí)世界天文學(xué)界的大咖——英國皇家天文學(xué)會(huì)會(huì)長威廉·赫歇爾接到幾份報(bào)告，均稱自己發(fā)現(xiàn)了比行星要小很多但明顯不是恒星的天體。報(bào)告中提到的天體分別是：皮亞齊發(fā)現(xiàn)的谷神星、奧伯斯1802年發(fā)現(xiàn)的智神星、1803年被發(fā)現(xiàn)的婚神星和1807年被發(fā)現(xiàn)的灶神星。

赫歇爾會(huì)長進(jìn)一步研究得知，這些星星原來都是行星被毀壞后的殘余物。他給這些外觀類似恒星的天體命名為小行星。從此，天文學(xué)里增加了這個(gè)新名詞。

后世天文學(xué)家沿著皮亞齊的足跡，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)小行星帶。為了紀(jì)念皮亞齊的功勞，1923年，天文學(xué)家們把第1000顆小行星命名為皮亞齊星。

天文學(xué)家經(jīng)過進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，小行星帶里的主人們大多安分守己地圍著太陽轉(zhuǎn)，但偶爾也有調(diào)皮的小行星會(huì)脫離軌道，來造訪地球媽媽。這種造訪會(huì)給地球媽媽和她的子女造成很大的傷害。據(jù)說，恐龍滅絕的罪魁禍?zhǔn)?，就是一顆襲擊地球的小行星。

小行星帶

德國數(shù)學(xué)家高斯