寻找水内小行星

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1、寻找水内小行星太阳系是一个拥挤之地。不管我们望向哪里，总会看到有一些东西正在疾飞：为数不 多的行星、上百万颗小行星、1 万亿颗彗星、数不尽的蓬松物和尘埃。只需一部足够大的 望远镜，再加上足够的时间和耐心，那么你几乎看向哪里哪里都会有东西。请注意这里所说的“几乎”这个字眼。在我们的太阳系里，有个令人生疑的、看似 空空如也的地方，而这里本应很容易支持成千上万个运行轨道稳定的天体存在。这里不太 远，就在水星轨道内，它与地球之间的距离远远小于其与木星之间的距离；这里不算暗， 太阳烈焰以凶猛的强度照射它；这里也算不上特别小，直径数百万千米。奇隆的是，天文 学家在这里不仅没有发现行星或小行星，而目，什么东

2、西也没有见到。包括阿兰斯特恩(前美国宇航局科学任务理事会副主任)在内的一些天文学家，相信 这片地带的空旷或许只是假象，太阳系早期形成于这个内部区域的天体，30 亿年后可能仍 然存在。被行星引力牵动的彗星或者小行星可能游荡到这里，最终被太阳的超强引力所俘 获。新拍摄的照片显示，水星一直被小天体无情地撞击，这暗示水星与太阳之间的太空曾 经、并且有可能仍然被我们还没有看见的天体所占据。那么，它们在哪里呢?也许你以为调 查这里的天体数量不难，但事实上，天文学家在这方面进行的每一次尝试都力不从心。天文学家对水星轨道内一颗可能存在的行星的找寻已持续了 400 年之久，几乎与望远 镜的历史一样古老。1611

3、 年，在伽利略开始检视天空不到两年后，德国天文学家克里斯多 夫沙伊讷在明亮的太阳圆盘上发现了一个阴影。他以为自己发现了第七颗行星(当时天王 星和海王星尚未被发现)，但后来证实那其实是一个太阳黑子。后来，又出现了更多错误的 观测结果。19 世纪 50 年代，对水内行星的寻找得到一次很大的激励。当时，法国数学家勒维耶 宣布，水星看来受到了像是一颗水内行星的影响，而他进行的详细计算表明，水星的轨道 在缓慢而稳定地飘移。对此，当时人们能想到的唯一解释是，水星受到一颗较小天体的引 力扰动，而这个天体与太阳的距离比水星还近。许多天文学家继续运用当时能力很有限的望远镜寻找水内行星，他们甚至给这颗推定 的新行

4、星起了个名字一“伏尔甘”，罗马神话中的火神。对个表面温度足以熔化铅和锌 的世界(如果这个世界真的存在的话)来说，这个名字再适合不过了。随着时间推移，望远镜变得越来越大，越来越好，有能力发现微弱的小天体。进入 20 世纪，任何行星或类行星(类似行星的物体)哪怕其直径只有数百千米都应该能被 观测到。虽然观测太阳的近旁很困难，但一颗行星要想隐藏自己也并非容易。天文学家对 “伏尔甘”存在的信念逐渐弱化。最终，天才科学家爱因斯坦一锤赭地终结了“伏尔甘” 存在的想法他在 1915 年提出的广义相对论足以完美解释水星轨道的缓慢变动，这样一 来，一颗水内行星的存在就再无必要了。关于水内行星的故事就到此为止了吗

5、?远远不是。一些天文学家坚信，某些类型的天体 一定能在水星和太阳之间舒服地开辟一条生路，问题是人们的期望值不能太高水内行 星可能并不存在，但寻找一大帮“伏尔甘小神”应该更靠谱。所谓伏尔甘小神，就是天文 学家从那以后为这帮假想中的小行星状天体起的名字一“伏尔甘天体”，也就是水内小行 星。为了寻找水内小行星，就必须确定它们可能所在的位置。一颗大行星是相对容易看见 的，而小天体却可能被太阳耀眼的光芒所掩盖。可以推想，一方面，任何天体如果太过靠近太阳，就会被太阳气化，就像靠近火的棉花糖一样；另一方面，任何天体如果其轨道太 过靠近水星，就会受到水星引力的影响，被推出这片灼热地带。水星甚至可能从这些天体

6、那里盗走能量，使之最终悲惨地坠入太阳。这些限制性条件界定了一个环状太空区域，这个区域从距离太阳大约 650 万千米的地 方延伸出去不到 2000 万千米，总面积约为 2.6 乘以百万之四次方平方千米。在这个区域中 绕行的天体能存活数十亿年。然而，即使是在水星与太阳之间的这个稳定地带，水内小行星还是难以维持其体面的 生活，因为还有个头大小的问题。水内小行星有一个个头下限。很小的东西(例如尘埃颗粒)会被来自太阳表面的、由亚 原子微粒所构成的太阳风吹离太阳系最里层，就连光也会对其施加压力。因此，直径小于 几百米的任何天体应该早已从内太阳系消失。水内小行星还有一个个头上限。天体越大， 从地球上看去就会

7、越明亮。因此，如果存在任何直径超过 65 千米的水内小行星，是难逃天 文学家的眼睛的。既然天文学家都没有发现这样的天体，它们应该是不存在的。到 20 世纪晚期，对水内小行星的个头和位置的限制条件已被很好地界定。新一代天文 学家开始“正儿八经”地搜寻水内小行星。到今天，这种搜寻再度全面升温。寻找水内不行一确实困难，原因在于如果它们真的存在，其轨道会距离太阳太近。地 球与水内小行星之间的距离可能远达 1-5 亿千米，因此从地球上看去，水内小行星在天空 中与太阳之间的角度永远不会超过 12 度，太阳的光辉会把水内小行星彻底遮掩。如此看来， 要想发现水内小行星，只能在日落后或日出前的一个非常短暂的时间

8、段(几分钟而已)进行 观测，那时太阳稍稍低于地平线，而假想中的水内小行星稍稍高于地平线。这使得寻找水 内小行星的工作极具挑战性，因为此时的天空明亮到足以淹没来自目标天体的微弱光线。 (出于相同的理由，在日全食期间进行这种观测的效果也不会更好。)再者，观测地平线附 近，意味着得看穿数千米厚的狂乱、模糊、甚至污染严重的地球大气层，这使得观测难度 更大。搜寻水内小行星的任务如此十分艰巨，但一些天文学家还是乐意承担起它。目前供职 于美国西南部研究所的斯特恩和丹杜尔达，他们凝视太阳与水星之间的炽热地带已超过 10 年，而他们的探索可能还要持续 1012 年才有结果。意识到大气干扰给观测带来的困难，斯特恩和杜尔达采取了一种新的观测方法：几乎 飞到大气层之上去进行观测。2002 年，他们制造了一部特制相机，乘坐一架 F-18 战斗机 飞到离地 14900 米高度，那里的天空清朗得多。这是一次勇敢的尝试，不幸的是，在这样 的高度天空依然太明亮，难于发现水内小行星，即便在黄昏时分也不行。或许在环绕地球的飞行器上进行观察，角度会好一些。可是，就算是在地球上空 500 千米，这样的搜索几乎还是不可能的。例如，在以每秒 8 千米速度环绕地球的航天飞机上， 从日落到水内小行星下降至地球边缘以下之间的时间只有几秒钟而已。把专用航天器放进 轨道中进行观察也是一种思路，但成本太过昂贵，不可行。