小行星帶是怎樣形成的？

小行星帶的形成類似於行星光環的形成，源自於太陽系形成之時太陽自轉的離心力作用。

盤旋於火星軌道與木星軌道之間區域的小行星帶，估計由數十萬顆小行星彙集而成，並分別圍繞太陽中心做圓周軌道運動。至今人們已經發現並命名的小行星已達120437顆之多。

相關信息顯示，它們的形成應源自於太陽系形成時期太陽自轉離心力的作用。

藉助行星探測器對於小行星的拍攝，比如由伽利略號探測器拍攝的小行星Gaspra和小行星Ida的圖片等。對於小行星的相關現象與力學機制我們可以作這樣的解析。

從圖片中，我們可以看出它們的結構形狀都極不規整，整個小行星顯現出被高溫融合的痕迹。並且，天文觀測還發現，富含碳值的C—型小行星佔小行星總數的75%以上，那一定是因為受到高溫燒灼的緣故。

首先，由小行星的各種現象可以初步推導出如下的結論：

1）從小行星的形狀可以判斷，它們是經過高溫融合而最終形成的，但它們的融合過程與行星及衛星的融合過程不同，在融合過程中起控制作用的絕不僅僅是其中心的萬有引力，而是某種外在的力對於其最終的形狀起到決定性的作用。

2）與其他天體相比，小行星的直徑都很小，只有少數幾顆小行星能夠達到400km的量級。僅憑其自身的微小引力作用不足以導致在會聚時產生足夠的高溫將相應物質融合在一起。否則，它們應當完全會具有完整的球狀結構。

3）小行星的結構形狀與行星光環物質，比如土星環中的物質構成截然不同。土星光環中分布著大量的微細顆粒及塵埃物質，並且未經高溫熔化而呈現出疏鬆的表面結構。這足以說明行星光環中至少存在一部分物質是未曾經歷過高溫的原始星雲物質（如圖3-46所示），而小行星帶內的小行星，至少對於之前提到的小行星Gaspra和Ida，以及大量的富含碳值的C—型小行星，卻是經歷過高溫融合的硬化顆粒結構。

4）小行星帶的分布與行星光環的分布呈現出類似的環帶形狀。

其次，由以上的第3）條結論，可以驗證太陽系是由星雲物質凝聚而成的假設是沒有太大疑問的。正是行星的光環完美地保留了太陽系形成之前的小部分星雲原始物質，使得它們最終沒有經歷過高溫的作用而一直以微粒的形狀保留到現在。

由第1）及第2）條結論，我們可以推斷其中大部分小行星必定曾經到達過近日空間，並且是在近日空間熔化結合而成為獨立的較大顆粒結構，然後又在較大的氣流作用下冷卻下來，才最終形成了不規整的外在形狀。因為它們自身沒法產生高溫導致融合，這可以從行星光環的分散小顆粒狀態得到證明。

最後，立足於以上推論，對於小行星帶甚至整個太陽系的形成過程可以簡單地進行這樣的描述：

在太陽系形成階段，大量星雲物質在不斷地向恆星方向渦旋而進。由於恆星質量的不斷增加，加強的引力作用進一步加速了星雲旋進的速度，最終使得它們具備了強大的動能。強大的動能最終有一部分在碰撞過程中轉換為恆星的內能並使恆星溫度升高；另一部分則保留為太陽自轉的動能，使太陽加速並保持著較快的自轉運動。

隨著太陽的自轉，不斷會聚而來的氣體物質也隨之具備了圍繞太陽自轉的速度，並在引力及離心力的共同作用下不斷地向赤道面會聚。當墜入恆星的氣體物質越來越多，再由於恆星溫度進一步的升高，氣體物質的體積急劇膨脹並向太陽的赤道面延伸，直至填充到遙遠的近日空間。

這些隨著太陽一起自轉的氣體物質，當到達一定高度範圍以後，它們會因為自轉離心力過大而不斷向外逃逸，同時也將一部分墜入近日空間而被熔化的星雲物質攜帶到遠離恆星的位置，並最終平衡在某一軌道高度運行。那些被攜帶出來的，在氣旋中受到不規則的力的作用而冷卻成為不規則形狀的顆粒物最後便構成了小行星帶。

同時，大量的氣體物質由內向外的逃逸過程或許還在一定程度上改變了正在向恆星中心墜落的行星的運動軌跡，使得它們具備了更大的切向速度，從而避免了它們沿著渦流的方向墜落到恆星中心，成為穩定地運行在太陽周圍的行星。

非常幸運的是，這樣的作用過程我們可以從哈勃望遠鏡拍攝的螺旋星雲NGC-4622中得到完美的證實。

從星雲仍然在不斷運動及變化的螺旋結構圖中我們可以看出，兩條螺旋尾仍處於遠離恆星的外圍空間，而螺旋的頭部向內連接到處於恆星外的一個近似的圓環上，但卻沒有繼續往恆星方向延伸直至墜落到恆星上。我們還可以明顯地看見在近似圓環的內側還有一個由太陽引出的反螺旋結構。

這種天文現象表明：在恆星周圍與恆星一同旋轉並不斷向外逃逸的大氣及夾雜物，正在給後面繼續靠近的旋渦星雲物質不斷地改變著運動的方向，給以離心力的作用並給以切向的加速，直至最後它們在恆星外圍的某一空間距離實現力學的平衡而永遠地圍繞恆星運轉。就如同太陽系的行星及小行星那樣，也或者如同行星的光環那樣，環繞中心的天體不停地做慣性圓周運動。

那些以反螺旋方式逃逸出來的氣體物質最終在漫長的運行過程中大部分被行星的引力捕獲而成為行星的大氣層，同時還因為遠離恆星的炙熱區域而在行星上收縮或者凝結成液態的水或者固態的冰，而被氣體攜帶出來的部分固體顆粒則形成了前面所述的小行星帶。

其中，由於地球在太陽系中所處的位置關係，在太陽系形成之時大量的氫、氧元素會合併發生反應所生成的水蒸氣也成為逃逸出來的氣體物質。當水蒸氣到達地球所處軌道空間時由於溫度降低而大量凝結為液態的水，於是被地球的引力捕獲而形成了地球上的海洋，並使地球成為太陽系唯一存在液態水的行星。

此時，如今所見的太陽繫結構也基本形成。
推薦閱讀：