在18世纪，对所有已知行星(水星、金星、地球、火星、木星和土星)的观测使天文学家们发现了它们轨道间的一种特定规律。最终，这引出了提丢斯-波得定理，使科学家们能够预测行星间的空间量。根据这条定理，实际观测的火星与木星之间的空间距离与定理的推断不相符，对此现象的调查引出了一个重大的发现。

最终，天文学家们发现火星与木星之间遍布着无数的小天体，他们被称为“小行星”。这又导致了“小行星带”一词的出现，而该词后来被广泛使用。和太阳系中的所有行星一样，它们围绕太阳运行，并在太阳系的演化与历史中扮演着重要的角色。

结构与构成：

小行星带由数个大天体和数百万个小天体组成。较大的天体，如谷神星、灶神星、雅典娜星和健神星，占了该小行星带总质量的一半，仅谷神星就占了近三分之一。

此外，直径大于100公里的小行星有200多颗，直径大于1公里的小行星有170多万颗。

谷神星与迄今为止发现的小行星相比，包括“黎明”号在2011年测绘的目标——灶神星。信贷：NASA / ESA /保罗Schenck

总的来说，小行星带的质量估计是2.8×1021到3.2×1021公斤，相当于月球质量的4%。虽然大多数小行星是由岩石构成的，但其中也有一小部分含有铁和镍等金属。剩下的小行星是由这些物质和富含碳的物质混合而成的。一些距离较远的小行星往往含有更多的冰和挥发物，其中包括水冰。

尽管小行星带中包含了数量惊人的天体，但主带的小行星也分布在非常大的空间范围内。因此，物体之间的平均距离约为965,600公里(600,000英里)，这意味着主带主要由真空组成。事实上，由于小行星带内的物质密度较低，现在估计探测器撞上小行星的几率不到十亿分之一。

小行星带的主要(或核心)数量有时被分为三个区域，这是基于所谓的“柯克伍德缺口”。1866年，丹尼尔·柯克伍德(Daniel Kirkwood)发现了小行星之间的距离差距，并以他的名字命名。这些差距与土星和其他气态巨行星的光环系统相似。

起源：

最初，小行星带被认为是一个更大的行星的残余，占据了火星和木星轨道之间的区域。这个理论最初是由海因里希·奥尔伯德斯(Heinrich Olbders)向威廉·赫歇尔(William Herschel)提出的，作为谷神星(Ceres)和雅典娜(Pallas)存在的可能解释。然而，这一假设后来被证明有几个缺陷。

首先，摧毁一颗行星所需要的能量是惊人的，而且暂时还没有提出可以解释这类事件的假设。其次，小行星带的质量只有月球的4%(冥王星的22%)。与如此微小的天体发生灾难性碰撞的可能性非常小。最后，小行星之间显著的化学差异没有指向一个共同的起源。

如今，科学界的共识是，这些小行星并不是由原来的行星分裂而成，而是来自太阳系早期的残余物，根本就没有形成行星。在太阳系历史的最初几百万年里，引力的吸积导致了物质团块从吸积盘中形成。这些团块逐渐聚集在一起，最终达到流体静力平衡(变成球形)并形成行星。

然而，在小行星带的区域内，行星受到木星引力的强烈扰动而无法形成行星。因此，这些天体将像以前一样继续绕太阳公转，只有一个天体(谷神星)积累了足够的质量来达到流体静力平衡。有时，它们会碰撞产生更小的碎片和尘埃。

在这段时间内，小行星受一定的温度影响而融化，这使得它们内部的元素被质量部分或完全区分。然而，由于它们的规模相对较小，这段过程必然是短暂的。它很可能在45亿年前结束，也就是太阳系形成后几千万年。

虽然这些小行星的存在可以追溯到太阳系的早期历史，但它们如今的模样并不是仍处于太阳系早期的样子。自形成以来，它们经历了相当大的改变，包括内部加热、撞击导致的表面融化、辐射导致的空间风化以及微陨石的撞击。因此，今天的小行星带被认为只包含了原始带质量的一小部分。

计算机模拟表明，最初的小行星带可能包含了与地球相当的质量。主要是由于引力的扰动，大部分物质在形成100万年后被抛出，留下的质量还不到原始质量的0.1%。从那时起，小行星带的大小分布被认为保持了相对稳定。

当小行星带最初形成时，距离太阳2.7天文单位的温度在冰点以下形成了一条“雪线”。从本质上说，在这个半径之外形成的星子能够聚集冰，其中一些可能提供了地球海洋的水源(甚至比彗星还多)。

与太阳的距离：

小行星带位于火星和木星之间，距离太阳2.2到3.2个天文单位(AU)——3.29亿到4.787亿公里(20443万到2.9745亿英里)。据估计，它的厚度为1个天文单位(1.496亿公里，或9300万英里)，这意味着它所占据的距离与地球到太阳之间的距离相同。

太阳系内部的小行星和木星：甜甜圈形状的小行星带位于木星和火星的轨道之间。来源：维基百科

小行星离太阳的距离(它的半长轴)取决于它分布在三个不同区域中的一个，这三个区域基于小行星带的“柯克伍德间隙”(Kirkwood gap)。I区位于4:1共振和3:1共振的柯克伍德间隙之间，约为2.06和2.5 AUs(3至37.4亿公里；分别离太阳18.6亿至23亿英里。

II区从I区末端延伸至5:2的共振间隙，即2.82 AU(42.2亿公里；远离太阳。带的最外面部分III区，从II区外沿延伸到2:1共振间隙，位于约3.28 AU(49亿公里；30亿英里)。

虽然许多航天器已经到达了小行星带，但大多数都是在前往外太阳系的途中经过的。直到最近几年，随着黎明号的任务，小行星带才成为科学研究的焦点。在未来的几十年里，我们可能会发现自己把宇宙飞船送到那里去开采小行星，收集矿物和冰，供地球使用。

作者： universetoday

FY: 火星蜘蛛

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