灶神星

維基百科,自由的百科全書
前往: 導覽搜尋
4 Vesta Vesta symbol.svg
Vesta from Dawn, July 17.jpg
曙光號於2011年7月9日拍攝的灶神星
發現
發現者 海因里希·奧伯斯
發現日期 1807年3月29日
編號
發音 /ˈvɛstə/, 拉丁語Vesta
命名依據 維斯塔
小行星分類 主帶灶神星族)
Adjective Vestian
軌道參數[2]
曆元 2008年5月14日(JD 2454600.5)
遠日點 384.72 Gm (2.572 AU)
近日點 321.82 Gm (2.151 AU)
半長軸 353.268 Gm (2.361 AU)
離心率 0.089 17
軌道周期 1325.15 d (3.63 a)
平均速度 19.34 km/s
平近點角 90.53°
軌道傾角 7.135°
5.56°[1]
升交點黃經 103.91°
近日點參數 149.83°
物理特徵
大小 578×560×458 km[3]
529 km
質量 (2.67 ± 0.02)×1020 kg[4]
平均密度 3.42 g/cm³[4]
表面重力 0.22 m/s2
0.022g
逃逸速度 0.35 km/s
自轉周期 0.222 6 d (5.342 h)[2][5]
反照率 0.423 [6]
溫度 min: 85 K (−188°C)
max: 255 K (−18 °C)[7]
光譜類型 V-型小行星[2][8]
視星等 5.1[9] to 8.48
絕對星等 (H) 3.20[2][6]
角直徑 0.64" to 0.20"

灶神星(4 Vesta)是第四顆被人類發現的小行星,也是小行星帶質量最高的天體之一,灶神星的直徑約為483公里,質量估計達到所有小行星帶天體的9%。同時,灶神星的表面比不少小行星光亮,成為唯一一顆可在地球上可以肉眼看到的小行星。

發現[編輯]

灶神星是被德國天文學家奧伯斯(Heinrich Wilhelm Olbers)在1807年3月29日發現的。他接受傑出數學家高斯的建議,以羅馬神話的家庭與壁爐的女神維斯塔來命名,中國翻譯為灶神星。

1807年發現灶神星之後,長達37年的時間中未再發現其他的小行星。在這段期間,只有四顆小行星為人所知,因此她們有自己的標誌(符號),灶神星的標誌具有壁爐邊的風格(參見頂端的表格)。

符號[編輯]

當用符號來標示時,灶神星通常是使用Vesta symbol.svg,但是有時會使用Old symbol of Vesta或是Old planetary symbol of Vesta。所有這些符號都簡化自最原始的4 Vesta Unsimplified Symbol.svg[10]

物理性質[編輯]

大小的比較:最大的10顆小行星與月球的輪廓圖,灶神星是由左數第四顆

灶神星是第三大的小行星,並且是在2.5天文單位的柯克伍德空隙內側最大的小行星。他的體積與2智神星持平。

灶神星的形狀似乎已經受到重力的影響是扁圓球體[11] 但是大的凹陷和突出使他在國際天文聯合會第26屆的大會中被斷然的排除在行星之外。因此,灶神星將繼續歸類為小行星,仍屬於太陽系內的小天體。

灶神星是自轉(5.342小時)較快的小行星,方向是順行,北極點指向赤經20h32m,赤緯+48°,誤差(不確定值)約10°,轉軸傾角29°。[11]

對表面溫度的估計是當日正當中時是-20;在冬天,極點的溫度低至-190℃,正常的白天與夜晚的溫度各為-60℃和-130℃。以上的估計是在1996年5月6日,當灶神星非常接近近日點的時候完成的,細節則會隨著季節有些許的變化。[12]

地質[編輯]

科學家有大量有力的樣品可以研究灶神星,有超過200顆以上的HED隕石可以用於洞察灶神星的地質歷史和結構。

灶神星被認為有以為主的金屬核心,外面包覆著以橄欖石為主的地函和岩石的地殼。是最早出現的富含鈣鋁(大約在45億6千7百萬年前,太陽系內最早凝固的物質),可能的時間排序如下:[13][14][15]

  • 大約以2—3百萬年累積完成。
  • 因為放射性衰變,所有的或是絕大部分的26,經歷4—5百萬年,逐漸分離與沉降至核心。
  • 地函對流作用,造成熔解與進一步的結晶作用,經歷約6—7百萬年,當80%的物質結晶之後,對流停止。
  • 剩餘的熔融物質經由噴發,或是經由熔岩噴發成為玄武岩,或是短暫的形成岩漿的海洋,形成地殼
  • 地殼的較深層因為結晶形成火成岩,更老的玄武岩因為來自新增表層的壓力成為變質岩
  • 內部緩慢的冷卻。
依據1996年5月哈柏太空望遠鏡的圖像,從東南方向看的(4)灶神星等高線圖,顯示出南極的坑穴。

灶神星是唯一原封不動的更新過表面,並且是唯一經歷行星分化的小行星。但是,現有的鐵隕石無球粒隕石未能在母體上被確認。在隕石的分類中,是在星子煉獄的歷史過程中,經由撞擊產生的碎片。 灶神星的外殼被認為有下列的層次(依照深度排序):[16]

依據V-型小行星的大小(經由大撞擊期間被拋出的灶神星外殼碎片),與南極坑穴的深度(見下文)估計,外殼厚度大約是10公里。

表面特徵[編輯]

1996年5月哈柏太空望遠鏡的觀測繪製的(4)灶神星等高線圖。

使用哈柏太空望遠鏡和地基的望遠鏡,例如凱克望遠鏡,一些灶神星的表面特徵已經被辨認出來。

最明顯的特徵是在鄰近南極點有一個巨大的,直徑460公里的雷亞希爾維亞盆地[11],他的寬度達到灶神星直徑的80%,坑穴底部的深度達到13公里,外緣比周圍的地形高出4~12公里,總高低差達到25公里,中心有一座18公里高的山峰突起。估計這次撞擊大約將灶神星體積的1%拋出,灶神星族V-型小行星就是由這次撞擊產生的。如果真是這樣,那麼在轟擊下殘留的灶神星族V-型小行星仍有10公里大小的碎片,顯示撞擊發生在10億年內較為年輕的年代。[17] 他也是HED隕石的來源,事實上,所有已知的V-型小行星的體積加總起來只有拋射出體積的6%,推測其他的碎片不是體積太小,就是進入了接近3:1的柯克伍德空隙,由於亞爾科夫斯基效應的攝動或輻射壓而被拋離。使用光譜儀分析哈柏太空望遠鏡的影像[17] 顯示坑穴已經擊穿並顯露出數層明顯的地殼,甚至已經深達地函,因為在光譜中出現了橄欖石的光譜特徵。有趣的是,灶神星沒有因為巨大的撞擊打亂了更新過的層次。

1994年哈柏太空望遠鏡觀測的(4)灶神星光譜和反射圖。

還有幾個大的隕石坑,直徑約在150公里,深度7公里,也被觀察到。一個寬達200公里反照率黑暗的區域已經被命名為奧伯斯,以尊崇灶神星的發現者。但在等高線圖中並未顯示出奧伯斯,因此他是個新生成的坑穴,還是古老的玄武岩表面,目前尚無從得知。[18] 他被選定為經度0°的參考點,定義上的本初子午線就穿過它的中心。

東半球和西半球顯示出明顯不同的地形,對哈柏太空望遠鏡影像的初步光譜分析,[17] 東半球顯示有幾種高反照率的地區,伴隨著老年風化層的沉重坑穴高地地形,和深度足以探測火成岩地層的坑穴。另一方面,西半球的大片地區由被認為是玄武岩的黑暗地質組織佔據的表面,或許類似於月海

盆地[編輯]

灶神星上的盆地,被認為是巨大撞擊坑,以維斯塔貞女命名。

名稱 坐標 直徑(公里) 名字來源
雷亞希爾維亞盆地 75°S 301°E 505 雷亞·西爾維亞維斯塔貞女之一,羅馬城建立者羅穆盧斯瑞摩斯之母。
維納尼亞盆地 52°S 170°E 395 維納尼亞維斯塔貞女之一。

撞擊坑[編輯]

灶神星上的撞擊坑,多以維斯塔貞女命名,其中Marcia、Calpurnia和Minucia由於彼此相連又剛好大小由下往上依序排列,因此曾被暱稱為雪人撞擊坑。

名稱 坐標 直徑(公里) 名字來源
塔爾皮亞撞擊坑 69.5°S 29°E 41 塔爾皮亞維斯塔貞女之一;同時也是羅馬守城總督之女,後背叛羅馬引敵軍進城。
Vibidia撞擊坑 26.9°S 139.9°W 7.6 Vibidia維斯塔貞女之一。
Marcia撞擊坑 63 Marcia維斯塔貞女之一,後被指控犯罪。
Calpurnia撞擊坑 53 Calpurnia
Minucia撞擊坑 24 Minucia維斯塔貞女之一,後被指控不貞。

槽溝[編輯]

灶神星上的槽溝,以古羅馬的節日和祭典命名。

名稱 坐標 長度(公里) 名字來源
Divalia槽溝 69.5°S 29°E 465 Divalia,又稱為Angeronalia;古羅馬節日,主祭神為痛苦女神Angerona
農神節槽溝 26.9°S 139.9°W 365 農神節,古羅馬節日,主祭神為薩圖爾努斯

碎片[編輯]

由左至右:灶神星(小行星)、穀神星矮行星)、月球

太陽系內許多種的小天體被認為是灶神星被撞擊後產生的碎片,灶神星族的小行星和HED隕石就是例子。屬於V-型小行星小行星1929(Kollaa)已經被確認有和鈣長輝長無粒隕石類似的成分堆積著,顯示他的來源是灶神星地殼的深處。[19]

因為有些隕石相信是來自灶神星的碎片,灶神星也就成為太陽系中五個有樣本可供研究的天體。其餘的是火星月球、81P/威爾德二號彗星地球本身。

探測[編輯]

哈伯太空望遠鏡在2007年5月拍攝的灶神星。

一個探索小行星計畫在1981年於歐洲太空總署提出,命名為「小行星重力光學和雷達分析」( Asteroidal Gravity Optical and Radar Analysis,AGORA),這艘太空船預計在1990—1994年間發射,並執行兩次大的小行星飛越,此一任務的首選目標視灶神星。AGORA將經過火星,或利用小的離子引擎重力拋射彈道抵達小行星帶,不過這項建議被歐洲太空總署拒絕。一個NASA及ESA聯合起草的「太陽電力推進多顆小行星軌道」( Multiple Asteroid Orbiter with Solar Electric Propulsion,MAOSEP),包括灶神星軌道的特遣任務被提出來。NASA表示它們對小行星的任務不感興趣,而ESA則成立了技術小組研究使用的離子引擎的太空船。在1980年代還有德國、法國、義大利和蘇聯都提出了前往小行星帶的其他任務,但都沒有得到被批准[20]

NASA在1990年代初啟動探索計畫,這是一系列低成本的科學特遣任務。這個計畫的研究小組在1996年建議將使用離子引擎太空船探測小行星帶的計畫提升為高度優先任務。但幾年來,這個計畫仍然有經費上的問題,而且直到2004年,曙光號探測器才通過關鍵性的設計審查[21]

NASA的曙光號探測器在2007年9月27日發射,是第一艘前往灶神星的太空船。它將從2011年7月16日開始環繞灶神星一年,直到2012年的7月[22]。這會配合灶神星南半球的夏末,所以南極的大坑會被陽光照亮;因為灶神星的一季長達11個月,北半球(包括對面受到擠壓而斷裂的火山口)在「曙光號」離開軌道之前,都能被照相機觀察到[23]

在2011年5月3日,曙光號在距離灶神星120萬公里的距離上拍得它的第一張影像[24]。曙光號在離開灶神星的軌道之後,將繼續前往穀神星。雖然還沒有分配穀神星的軌道任務能夠使用多少的燃料,但之後可能會使用剩餘的燃料,繼續探索小行星帶。這艘太空船將是第一艘以高效能的離子驅動引擎進入超過一顆天體以上遶行軌道的太空船[21]。一但曙光號抵達灶神星,科學家將能夠基於重力的交互作用精確的計算灶神星的質量。這將使科學家能利用灶神星的攝動更精確的估計出其它小行星的質量[21]

2005至2021年灶神星視運動狀況[編輯]

留,逆行 衝日時
地心距離(AU)
最大亮度
(mag)
留,順行 合日
2005年11月19日 2006年1月6日 1.55042 6.2 2006年2月23日 2005年5月11日
2007年4月19日 2007年5月31日 1.14003 5.4 2007年6月15日 2006年9月11日
2008年9月13日 2008年10月30日 1.54136 6.5 2008年12月20日 2008年2月21日
2010年1月8日 2010年2月18日 1.40719 6.1 2010年4月8日 2009年6月22日
2011年6月26日 2011年8月6日 1.22987 5.6 2011年9月19日 2010年11月11日
2012年10月21日 2012年12月9日 1.58942 6.4 2013年1月28日 2012年4月10日
2014年3月7日 2014年4月15日 1.21837 5.7 2014年6月3日 2013年8月7日
2015年8月16日 2015年9月30日 1.43731 6.2 2015年11月19日 2015年1月13日
2016年12月3日 2017年1月19日 1.51465 6.2 2017年3月8日 2016年5月24日
2018年5月11日 2018年6月22日 1.14132 5.3 2018年8月4日 2017年9月29日
2019年9月26日 2019年11月13日 1.57063 6.5 2020年1月3日 2019年3月9日
2021年1月25日 2021年3月6日 1.34751 6.0 2021年4月24日 2020年7月6日

相關條目[編輯]

參考[編輯]

  1. ^ The MeanPlane (Invariable plane) of the Solar System passing through the barycenter. 2009-04-03 [2009-04-10]. (原始內容存檔於2009-04-20).  (produced with Solex 10 written by Aldo Vitagliano; see also Invariable plane)
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 JPL Small-Body Database Browser: 4 Vesta. [2008-06-01]. 
  3. ^ Thomas, P. C.; et al.. Impact excavation on asteroid 4 Vesta: Hubble Space Telescope results. Science. 1997, 277 (5331): 1492. Bibcode:1997Sci...277.1492T. doi:10.1126/science.277.5331.1492. 
  4. ^ 4.0 4.1 Baer, James; Chesley, Steven R. Astrometric masses of 21 asteroids, and an integrated asteroid ephemeris (PDF). Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy (Springer Science+Business Media B.V. 2007). 2008, 100 (2008): 27–42 [2008-11-11]. Bibcode:2008CeMDA.100...27B. doi:10.1007/s10569-007-9103-8. 
  5. ^ Harris, A. W.; Warner, B. D.; Pravec, P.; (Eds.). Asteroid Lightcurve Derived Data. EAR-A-5-DDR-DERIVED-LIGHTCURVE-V8.0.. NASA Planetary Data System. 2006 [2007-03-15]. (原始內容存檔於2007-01-28). 
  6. ^ 6.0 6.1 Tedesco, E. F.; Noah, P. V.; Noah, M.; Price, S. D. Infra-Red Astronomy Satellite (IRAS) Minor Planet Survey. IRAS-A-FPA-3-RDR-IMPS-V6.0.. NASA Planetary Data System. 2004 [2007-03-15]. (原始內容存檔於2007-03-11). 
  7. ^ Mueller, T. G.; Metcalfe, L. ISO and Asteroids. European Space Agency (ESA) bulletin. 2001, 108: 38. 
  8. ^ Neese, C.; Ed. Asteroid Taxonomy EAR-A-5-DDR-TAXONOMY-V5.0. NASA Planetary Data System. 2005 [2007-03-15]. (原始內容存檔於2007-03-10). 
  9. ^ Menzel, Donald H.; and Pasachoff, Jay M. A Field Guide to the Stars and Planets 2nd. Boston, MA: Houghton Mifflin. 1983. 391. ISBN 0-395-34835-8. 
  10. ^ Older form and discussion of its complexity from Gould, 1852 (Gould, B.A. 1852, On the Symbolic Notation of the Asteroids, Astron. J., 2, as cited and discussed here.
  11. ^ 11.0 11.1 11.2 P. C. Thomas et al 由太空望遠鏡看灶神星的自轉極、大小和形狀,Icarus, Vol. 128, p. 88 (1997).
  12. ^ http://www.esa.int/esapub/bulletin/bullet108/chapter4.bul108.pdf
  13. ^ A. Ghosh and H. Y. McSween A Thermal Model for the Differentiation of Asteroid 4 Vesta, Based on Radiogenic HeatingIcarus, Vol. 134, p. 187 (1998).
  14. ^ K. Righter and M. J. Drake A magma ocean on Vesta: Core formation and petrogenesis of eucrites and diogenites, Meteoritics & Planetary Science, Vol. 32, p. 929 (1997).
  15. ^ M. J. Drake The eucrite/Vesta story, Meteoritics & Planetary Science, Vol. 36, p. 501 (2001).
  16. ^ H. Takeda Mineralogical records of early planetary processes on the HED parent body with reference to Vesta, Meteoritics & Planbetary Science, Vol. 32, p. 841 (1997).
  17. ^ 17.0 17.1 17.2 R. P. Binzel et al Geologic Mapping of Vesta from 1994 Hubble Space Telescope Images, Icarus, Vol. 128, p. 95 (1997).
  18. ^ B. J. Zellner et al Hubble Space Telescope Images of Asteroid Vesta in 1994, Icarus, Vol. 128, p. 83 (1997).
  19. ^ M. S. Kelley et al Quantified mineralogical evidence for a common origin of 1929 Kollaa with 4 Vesta and the HED meteorites, Icarus, Vol. 165, p. 215 (2003).
  20. ^ Ulivi, Paolo; Harland, David. Robotic Exploration of the Solar System: Hiatus and Renewal, 1983–1996. Springer Praxis Books in Space Exploration. Springer. 2008: 117–125. ISBN 0-387-78904-9. 
  21. ^ 21.0 21.1 21.2 Russell, C. T.; Capaccioni, F.; Coradini, A.; et al.. Dawn Mission to Vesta and Ceres. Earth, Moon, and Planets. 2007.October, 101 (1–2): 65–91 [2011-06-13]. Bibcode:2007EM&P..101...65R. doi:10.1007/s11038-007-9151-9. 
  22. ^ Dawn mission timeline
  23. ^ Mid-continent Research for Education and Learning: McREL. Dawn Mission: Mission. Dawn Journal. September 27, 2010 [2011-03-29]. 
  24. ^ Jia-Rui C. Cook, Dwayne C. Brown. NASA's Dawn Captures First Image of Nearing Asteroid. NASA/JPL. May 11, 2011 [2011-05-14]. 

外部連結[編輯]

This video explores Vesta's landscape, history and planet-like characteristics.


前一小行星:
(3)婚神星
小行星列表 後一小行星:
(5)義神星