小行星带总质量有多少?

记得小的时候看到过一篇科普文章,讲的是提丢斯-波得定则,具体的内容是太阳系中各大行星和太阳的距离有某种规律性,也就是这些距离可以使用一个公式来套用:

小行星带总质量有多少?
小行星带总质量有多少?

下面的表格就是提丢斯-波得定则中预测的各大行星的位置距离,总体上看还是比较准确的。

nķ提丢斯-波得定则距离 (AU)行星半长轴 (AU)和理论值的偏差
-∞00.4水星0.39−3.23%
010.7金星0.72+3.33%
121.0地球1.000.00%
241.6火星1.52−4.77%
382.8谷神星2.77−1.16%
4165.2木星5.20+0.05%
53210.0土星9.58−4.42%
66419.6天王星19.22−1.95%
海王星30.07
712838.8冥王星39.48+1.02%
对于较大的k,每个提丢斯-波得定则距离大约是先前值的两倍。因此,可以在预测位置之一的-25%到+50%范围内找到任意行星。对于小k,预测距离不会完全翻倍,因此潜在偏差的范围更小。请注意,半长轴与轨道周期的2/3次方成正比。

但是在实际的观测中,天文学家就发现了一个问题,在火星和木星之间理论上是有一颗大行星的,但是实际上科学家在那并没有发现任何大行星的踪迹。

小行星带上并不存在理论中的大行星,而只有一大片的碎石块
小行星带上并不存在理论中的大行星,而只有一大片的碎石块

当然,现在我们知道了,那个位置只有一大堆固态的形状不规则的物体,也有少量的星球,但是这些星球比其他大行星要小很多,所以就被命名为小行星,而这个应该存在着一个大行星的区域也被命名为小行星带。

现在公认的理论是,小行星带之所以没有形成一颗大行星,主要原因就是这里距离木星太近了,而木星作为太阳系行星中大老大哥,引力非常强大,小行星带的物质会受到木星和火星的引力干扰,从而无法形成恒星。

小行星带想象图
小行星带想象图

不管怎么说,理论上,小行星带上应该是有一颗大行星的,虽然最终没有形成,那么现在小行星带上的小行星的总质量有多大呢?能不能接近一颗大行星的质量?

谷神星是小行星带上最大的小行星,直径也不过才950公里,其他的比如灶神星之类的小行星直径就不到600公里了,直径超过100公里的小行星一共才200多颗,直径大于1公里的大约有70万~170万颗,剩下的都是一些小不点。

小行星带上的小行星大多数是一些不规则形状的小行星,体积很小
小行星带上的小行星大多数是一些不规则形状的小行星,体积很小

虽然听起来数量非常多,但是小行星带上的小行星总质量只有月球质量的4%。当然了,小行星带在太阳系刚诞生的时候,这里确实有很大的质量,科学家估计当时这里的物质质量可能会和地球质量相当,后来因为其他大行星引力扰动的影响,大部分物质在之后100万年时间内从这里离开了,最终留下的物质质量只有原始质量的不到0.1%。

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