大自然探索彗星和小行星探索

　　故乡追踪
　　1950年，荷兰天文学家简·欧特指出，在离太阳2万—10万天文单位的轨道上，有一个由1000多亿颗彗星组成的巨大光晕环绕着太阳，这个光晕有时被称为彗海。目前，天文学家对彗海的彗星数量，进一步估算在1兆颗以上，总质量是地球的25倍。
　　虽然彗星的数量很大，但周期性地飞近太阳的彗星不多。根据回归周期的长短，天文学家把它们分为短周期彗星（20年以下）、中周期彗星（20-200年）和长周期彗星（200年以上）。长周期彗星与地球相撞的概率很小。中、短周期彗星飞近太阳的次数较多，与行星轨道交叉的次数也就多，因而容易与行星及其卫星相撞，特别是与引力巨大的木星相撞，也存在撞击地球的可能性。
　　1951年，天文学家杰拉德·库珀提出，在冥王星轨道外还有许多小天体绕太阳运行，与太阳的距离在50—100天文单位之间。这被称为库帕带。人们认为，库帕带是短周期回归彗星的家乡，在那里有数亿颗彗星。这个假说已被＂哈勃＂太空望远镜的探测所证实，那里确有约2亿颗彗星形成的环带。
　　多数小行星在火星轨道和木星轨道之间绕太阳运行，总数可能达几十万颗，已发现的约6000颗。最大的谷神星直径1000千米，它与智神星、婚神星和灶神星是最早发现的4颗较大的小行星。其中婚神星最小，直径约200千米。直径200千米以上的只有13颗，其他小行星的直径在300米一200千米不等。其实，小行星并不是圆形的，而呈土豆、地瓜之类不规则的形状。
　　少数小行星由于受木星引力摄动等的影响，轨道发生变化。它们扁长的轨道，有的远日点接近土星；有的近日点接近地球和金星，叫近地小行星，数量可能多达1000颗，撞击地球的危险正是来自这些近地小行星，但这种危险其实很小。
　　自1951年提出库帕带以来，探测表明，那里的小天体不仅是短回归周期彗星，而且包括小行星，是另一条（第二）小行星带，那里的数亿颗小行星在离太阳30—50天文单位的轨道上绕太阳运行。
　　生命使者
　　1981年，美国爱尔华大学的天体物理学家弗兰克用探测卫星的紫外摄像机拍摄的地球大气层和大气层中的电活动照片制成幻灯片播放。受太阳照射一面的大气层照片本应是均匀明亮的橘黄色，却布满了黑色小斑点，弗兰克开始以为是某种电子干扰造成的。1982年，他的学生发现这些斑点的运动有突然停止的反常现象。这引起了他的注意。他将这些照片与过去雷达拍摄的照片对比，发现那些黑色斑点的运动不是电子的随意运动，而与陨星残骸的运动完全一致。这表明这些黑色斑点也是天外来客。为了证实这一点，他在1985年用紫外线摄像机对准大气层外缘的氢气云，发现氢气云恰似早晨的浓雾，一团团浓雾像一个个黑色的大圆盘，从外大气层飞来，圆盘由小变大，直径约48千米。
　　这些圆盘是什么？若是小行星和彗星，在落向地面时不会烧完，那必然会造成撞击灾难，但这种灾难没有发生。最后通过分析发现，在大气中有大量各种成分的分子，其中只有水分子才能吸收频带足够宽的波而呈黑色。这使弗兰克意识到这些水分子云团来自彗星。他计算出彗星的直径必须在9—12米之间，其上有足够厚的松软的雪，才能形成48千米宽的气体云，构成卫星照片上的黑斑。当水汽云消散在下层大气中时，黑斑也就消失了。
　　1986年5月，弗兰克由此提出地球上的水来自彗星的假说：45亿年前地球形成后，彗星海中的一些彗星，在地球引力作用下以20倍音速的速度成群结队地飞向地球，每天约28800颗。它们在飞行过程中，由于受到太阳辐射、地球引力和与大气摩擦的综合作用被粉碎，最后以雨或雪的形式降落地面。这种过程从未间断过，最终形成了地球上的河流、湖泊和海洋。
　　如果地球上的水来自彗星的假说成立，那么也可为地球上生命的种子来自太空的假说找到一条佐证。因为当复杂的有机分子被包裹在由冰雪覆盖的彗星内部时，完全可以安全地穿过太空和地球大气层而到达地面。
　　迄今地面望远镜和航天器对彗星的探测，在彗星上发现确实有有机分子存在。据认为，小行星上平均的有机质含量约3%，彗星则多达20%。即使在星际空间也已识别出氰化氢和甲醛等65种有机碳和含碳物的分子。
　　彗星能把生命的种子带给地球，也就可以带给其他行星和卫星。1981年＂旅行者2＂号飞过土星时，就在土卫六的上层大气中发现一种叫氢氰酸的有机分子。经过＂伽利略＂号对木星的探测，科学家们对木卫二冰层下的液态水中存在低级生命寄有希望。
　　无穷宝藏
　　航天技术诞生后，科学家们设想了利用航天器探测小行星的许多方案。但由于各方面的原因，迟迟未能实施。只有1989年10月美国发射的＂伽利略＂号探测器在飞向木星的途中，顺道对伽斯帕拉和艾达两颗小行星进行了探测。直到1996年，美国才发射了＂近地小行星会合＂探测器，1999年2月开始绕爱神星飞行，对其进行探测，并已于2001年2月登陆爱神星。美国宇航局规定，凡是飞经小行星的航天器，都要顺带对小行星进行探测。1995年10月发射的＂深空1＂号探测器就遵守这一规定，对一些小行星进行了探测。通过航天器的探测，可以了解小行星物质的化学组成等许多情况。
　　木星
　　人们在关注近地小行星撞击地球的同时，也对开发近地小行星投入极大的兴趣。小行星上有丰富的铁、铬、钴、镍等金属和铂、金等贵金属，特别是小行星上有地球上稀有的铱元素，甚至可能有纯金的小行星存在。小行星上还有生命所必须的碳、氮、氢等元素，碳酸盐和水。一些科学家认为，小行星上的资源胜过月球。有些人估计，一颗直径1千米的金属型小行星，包含有80亿吨金属，它的铬、铁、镍和钴可分别向地球供应1015年、1250年和3000年。小行星上还有宝贵的水，水的含量比火星和火星的卫星上还多，估计占小行星质量的15%—20%。这些资源既可供人类在地球上使用，也可为未来的太空城、轨道站和月球基地提供氧、水、燃料、建筑材料、工业原料以及有机化学药品等。
　　迄今已发现，有6颗近地小行星与地球的最近距离比月球还近，有50多颗近地小行星与地球的最近距离比火星近。要飞向这些近地小行星，在有效载荷、时间和资金等方面，都比飞向月球和火星更有利。前苏联曾计划在20世纪90年代用＂能源＂号火箭发射＂联盟＂号载人飞船飞向近地小行星，但由于苏联解体和其后的俄罗斯资金短缺，这一计划没有实现。载人近地小行星飞行，需要航天员在太空生活几年的时间，在健康、安全方面存在较大的风险，所需经费也很多。科学家因此认为，在现阶段用机器人开发近地小行星更合适。
　　由于小行星的质量小，重力不大（一颗直径10千米的小行星，引力只有地球的0.1%，逃逸速度只有4米/秒），在小行星上着陆和起飞，要比在火星和月球等较大天体上着陆和起飞容易得多。着陆时只要使航天器慢慢地向前与它停靠在一起就可以了，不需要复杂的减速降落装置。离开时的动力要求也很低，只要达到4米/秒的速度就可以了，这只相当于掷出去的棒球的速度，人猛力向上一跳都可以离开。因此，人在小行星上工作，必须拴着保险绳，以免坠入太空。由于重力低，土质和摞叠的石块也会很疏松，因而在小行星上钻探、挖掘和开采矿石非常容易。将各种资源运出小行星的费用也很低廉。小行星上的矿井可改造为天然的居室，是很好的辐射线屏蔽所。也可把整个小行星建成一个居民点，1个不大的小行星可居住10000-20000人。
　　还有人设想，将资源丰富的近地小行星推入绕地球飞行的轨道，让它们成为人类的太空资源储藏库。