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阿托恩型小行星:藏在太阳光里的地球穿越者

候选标题(三选一):

  • 悬念型:每年“越界”一次的阿托恩型,究竟在躲什么
  • 画面感型:贴着太阳跑的阿托恩型,地球轨道的隐形穿越者
  • 提问型:阿托恩型小行星,为什么总从太阳方向来?

2029年那个星期五

2029年4月13日,一颗直径约340米、名叫阿波菲斯(99942 Apophis)的石头会从地球旁边掠过。最近时,它距地面约3.1万公里——比大多数通信卫星所在的3.58万公里轨道还要低一些。那天夜里,如果你恰好在欧洲或北非的晴空下,理论上抬头就能看见它像一颗缓慢移动的“星”划过去。

它属于一个特殊的家族:阿托恩型(Aten,也译“阿登型”)小行星。

一句话说清:内圈车道的选手

阿托恩型小行星指的是:轨道半长轴(可以理解为轨道的“平均半径”)小于1个天文单位,也就是小于地球到太阳的平均距离(约1.5亿公里),但轨道最远处又超过了0.983个天文单位的一类近地小行星。换句话说,它们平时在地球轨道内侧绕太阳跑,每跑一圈就有一次“探出身子”,跨过地球的轨道。

把它想成一条环形跑道:地球在自己的车道里匀速跑,阿托恩型在更靠里的一条车道上跑,可那条车道在外侧有个鼓包,每一圈都会擦着你的车道拐一下。它们不会一直和你并行,但每隔一段时间,就会从你的车道边上经过一次。

正因为跑道更短,它们的“一年”也更短。阿波菲斯绕太阳一圈约323天,最早被认出的小行星2062号阿托恩约347天。你过完一个生日,它们已经绕太阳跑了一圈还多一点。

名字来自一位埃及太阳神

1976年1月7日,天文学家埃莉诺·赫林(Eleanor Helin)在帕洛马山天文台发现了第2062号小行星,用古埃及太阳神“阿托恩”为它命名。之后凡是轨道形态相似的天体,都被归入“阿托恩型”。目前已编目的成员约有两千多颗,小的只有几米,大的能有几公里。

它和更常见的阿波罗型小行星正好是“一内一外”:阿波罗型的平均轨道在地球之外,靠近日点时冲进地球轨道以内;阿托恩型则相反,家安在里面,靠远日点时出来“串门”。

最难找的,是躲在太阳旁边的那些

这个轨道特点带来一个麻烦。阿托恩型大部分时间都在地球轨道以内,从地球上看,它们总是出现在太阳的方向附近。你可以想象正对着一盏探照灯去找一只飞虫:光太亮,虫子就在光里。

所以观测窗口极短,只有黄昏日落后或黎明前的一小段时间。这也意味着,如果真有一颗阿托恩型朝我们飞来,它最可能从太阳的眩光中钻出来,而不是从漆黑的夜空深处现身。目前ATLAS、泛星计划(Pan-STARRS)、兹威基瞬变设施等巡天项目,正是靠反复扫描这些晨昏天区来补这个盲区。

有一颗,几乎算地球的“旅伴”

3753号克鲁特尼(Cruithne)直径约5公里,也是一颗阿托恩型。它不走阿波菲斯那条路:它与地球形成“马蹄形共轨”——从地球视角看,它像在一段马鞍形的轨道上来回游荡,绕完一圈大约要770年,全程与地球保持安全距离。

顺便澄清一个流传很广的说法:克鲁特尼不是“地球的第二颗卫星”。它绕的是太阳,不是地球。

它们从哪来?目前尚无定论

主流看法是,多数阿托恩型来自主小行星带,被木星等大行星的引力共振“踢”出原地,再靠雅可夫斯基效应(小行星吸收阳光后向外辐射热量,产生极微弱的反冲,日积月累能把轨道一点点推移)慢慢挪进内太阳系。这条路径已有观测证据支持。

但也有一小部分,轨道形状和表面颜色看起来像“熄了火的彗星”——挥发性物质跑光了,只剩一层岩石外壳。究竟有多大比例是彗星残骸,目前尚无定论。难点在于样本太少:很多小天体被发现后只跟踪了几周就跟丢了,来不及算清它们的长期去向。

回到2029年

阿波菲斯那次飞掠会让地球引力明显改变它的轨道,这件事本身是确定的;至于此后它会不会撞上我们,至少在今后一百年内,答案是否定的。真正的收获在于:它给了行星科学家一次难得的“实弹演练”,也提醒我们对阿托恩型了解得还不够。

此刻,两千多颗已编号的阿托恩型正在太阳附近安静地绕圈,可能还有同样多的没被看见。下次黄昏,当你抬头看见西边天空最早亮起的那颗“星”,不妨想一想:太阳的闪光里,还藏着什么?

延伸阅读

  • 图书:Donald K. Yeomans,《Near-Earth Objects: Finding Them Before They Find Us》,普林斯顿大学出版社,2013年
  • 机构网站:NASA Planetary Defense Coordination Office(nasa.gov/planetarydefense)
  • 数据库:国际天文学联合会小行星中心 Minor Planet Center(minorplanetcenter.net),可查询阿托恩型天体的实时轨道与发现记录
文章标题:阿托恩型小行星:藏在太阳光里的地球穿越者
文章链接:https://www.nasaeye.com/science/4216.html

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