用宇宙飞船追上半人马天体读取太阳系形成演化历史

在木星轨道和海王星轨道之间，潜伏着数以万计由冰块和岩石组成的小天体。 这些小天体偶然会受到木星重力扰动的影响，吸入太阳系内部，飞向太阳和地球。 这类小天体是许多木星族彗星和近地彗星的来源，由于其同时具有小行星和彗星的特征，因此命名为半人马天体。

美国芝加哥大学的天文学家称这些邻近木星的半人马天体或能为揭晓太阳系奥秘提供重要线索。 研究人员称，通过深入分析半人马天体，他们发现太阳系实际上是一个充满活力的行星系统，并且一直处于变化状态。太阳系的形成始于四十六亿年前的一片原始星云，后经吸积、聚合、演化，星云内的原始物质有的合并成了八大行星，有的仍然松散分布在太空的几个带状区域。

这些带状区域内的小天体是太阳系早期演化遗留下的证据，太阳系中的绝大部分小行星，是原始太阳星云的星子，这些星云在太阳形成初期就存在。

位于海王星轨道之外的古柏带便是这样一个区域，其中大约有十万个直径超过一百公里的天体，古柏带内的天体主要由冻结的低沸点混合物构成，主要成分是水、氨和甲烷。 在火星与木星之间也存在一个小行星带，这里的天体主要是由岩石和金属构成。

半人马天体是指轨道半长轴和近日距都在木星轨道和海王星轨道之间的一类小天体。 大部分半人马天体起源于古柏带。 近几百万年，它们的轨道发生了变化，成为如今的半人马天体。 中国科学院紫金山天文台副研究员史建春指出，目前人类已经发现了四百五十二颗半人马天体，第一颗发现的半人马天体名为944 Hidalgo，于1920年由德国天文家发现，目前最大的半人马天体10199 Chariklo直径约二百六十公里，于1997年由美国天文学家发现。约一个世纪的光阴，为何只有四百五十二颗半人马天体找到它们的踪迹？ 史建春解释：「半人马天体距离地球比较远，近日点在木星轨道外，也就是说，距地球最近的时候也在木星轨道外，再加上体积一般比较小、亮度比较暗，所以比较难发现。」

一些半人马天体会呈现出类似彗星一样的活动性，会有彗发和彗尾。 彗星一般由彗核、彗发、彗尾三个部分组成。 彗核由冰物质构成，当彗星接近太阳时，彗星物质升华，在冰核周围会形成一团看起来毛茸茸的彗发和一条长长的彗尾。因为半人马天体长期在木星之外，所以附着在天体上的挥发性成分较多，如一氧化碳冰和二氧化碳冰，当温度升高易挥发气体冰升华后，裹挟在天体表面的尘埃就会释放出来，经太阳光反射，形成了我们看到的类似彗星的彗发和彗尾。

这些物质非常古老，包含着太阳系早期从未被融化过的冰。 彗星之所以有趣，不仅是因为它们很漂亮，还因为它们可以为人类提供一种探测遥远太阳系物质化学成分的方法。

在此次研究中，天文学家研究半人马天体的数量，以及这些天体偶然会成为飞往太阳的彗星的机制。 他们估计，大约一半的半人马彗星是通过与木星和土星的轨道相互作用而被推入太阳系内部的;另一半由于太靠近木星，被困在木星的轨道上，然后因木星重力扰动的影响被甩向太阳系的中心。

后一种机制为更好地观察这些即将成为彗星的半人马天体，提供了一个完美的方法，正如这项研究所提出的，向木星发射一艘太空船，让它在木星轨道上运行，直到半人马天体穿越木星的轨道。 然后宇宙飞船可以在半人马天体朝太阳飞去、变成彗星的过程中进行观测。

史建春认为这种守株待星的想法并非异想天开。 在木星轨道上等待半人马天体的方法确实可行。 人类目前发射宇宙飞船的技术已经相当成熟，派遣宇宙飞船抵达木星并不困难。彗星中的冰由不同类型的分子和气体组成，它们在到达太阳的过程中在不同的点开始燃烧;太空船就飞行在彗星身边，看着彗星的形成过程，并通过测量彗尾了解彗星是由什么组成。

通过这种方法，天文学家可以弄清楚典型的彗星冰层在什么时候开始燃烧以及彗星的详细内部结构，从地面望远镜中弄清楚这些的希望非常小。

同时，彗星的表面也会随着温度的升高而发生喷发，形成陨石坑等。 了解这些现象，将帮助天文学家更好的了解太阳系。 这对理解太阳系中如何形成类地行星等事情很重要。 通过跟踪、观测一颗半人马天体从小行星变成彗星、发育出彗发和彗尾的过程，有助于研究彗星的活动机制和早期太阳系中水和其他物质的成分分布，进而揭开太阳系的形成和演化历史。

【图：维基百科;文：节录自科学网页;新闻资讯由林景明提供】

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