【深度認識】小行星帶

談到宇宙，我們最常想起太陽、地球或者嫦娥奔月的月球。其實，在這些家喻戶曉的天體之間，還有一個你可能每天經過（至少在想像上經過），但從未真正「見過」的神祕空間：小行星帶（Asteroid Belt）。假如太陽系是一個浩瀚的高速公路，小行星帶就是一個介乎於“內地”與“邊疆”的大型交通圈，有如香港的獅子山隧道口不斷來往的車流，只不過這裏穿梭的，不是車，而是一塊塊大小不一、形狀各異的太空石頭。

小行星帶：太陽與火星間的太空工地

小行星帶位於太陽和距離它第四近的火星之間，這個區域就像半隧道，亦即是警告標示：『過了這一片，就不再是地球熟悉的天地了。』換句話說，這裏是太陽系的內圈和外圈之「分水嶺」。其環繞太陽公轉的半徑大約介乎2.1至3.3天文單位（AU，1 AU約等於1.496億公里），即大約是3.15億至4.94億公里。

這條看似神秘的帶狀區域不僅分隔了我們的家園與巨行星，也保存著太陽系早期形成的秘密。你可以將它想像成一個古老建築工地的殘餘石屑——地球和其他行星在形成時，把附近的物質搶走合成「星球寶寶」，然而有一批物質因為木星的引力攪亂，無法聚合成真正的行星。結果形成了一個密密麻麻的「碎石帶」。

基本參數與特質——細說「太空碎石場」規模

小行星帶可不是傳說中的「擁擠車站」，它實際上比你想像中稀疏得多。整個小行星帶的總體積約為1.5×10¹⁸ 立方公里，但分布非常廣闊；若我們將小行星帶所有物質合併為一顆天體，其質量僅得地球的約4%（即大約3×10²¹ 公斤），甚至比地球的月球還要小。這大概好比你將全港九新界所有細沙掃到一個港島小攤，如果疊成球，只能做一個介乎月球與香港島之間大小的石球。

溫度方面，因距離太陽較遠，小行星帶平均表面溫度介乎攝氏-73℃至-108℃（約等於-100°F至-163°F），夏天傍晚餐廳冷氣都比這裡溫暖得多。小行星的成分五花八門，包括岩石、金屬與冰，亦有些蘊藏著早期太陽系的原始有機分子，科學家希望這些分子能啟發我們對生命起源的認知。

在小行星帶內，最大的小行星名為穀神星（Ceres），直徑約940公里，自轉週期約9小時，並以4.6年環繞太陽一週。相比地球的自轉（24小時）與公轉週期（1年），小行星的「一天」和「一年」都可以大相逕庭。另一著名小行星「灶神星」（Vesta），直徑525公里，平均自轉5.3小時，公轉週期3.6年。

哪些天體在小行星帶？一帶之內有萬象

小行星帶內約有百萬顆直徑超過1公里的小行星，到目前為止科學家已編號並詳細觀測的就超過一百萬顆，其中最大五顆分別是穀神星（Ceres）、灶神星（Vesta）、智神星（Pallas）、婚神星（Hygiea）及妊神星（Juno），前兩者佔了帶內物質的四成。

穀神星更是太陽系中唯一獲國際天文聯會（IAU）認可的「矮行星」（Dwarf Planet），就如太陽系裡的「特選小巨人」。至於體積最小的一些小行星，小如香港荃灣的馬會「剛剛夠坐兩個人」的紙箱，大的不過像天水圍體育館那樣，其次大者如長洲島一樣大。

怎樣誕生？「未出生」的行星故事

每逢有人問天文學家『小行星帶從何而來？』，我總喜歡形容為無緣出世的行星胎——小行星帶的物質其實本打算在46億年前聚成完整的行星，就像麵粉、蛋、牛奶原本打算成為蛋糕。但木星這個「頑皮大哥哥」靠近時，引力總是不斷攪亂這批材料，令它們結合無果，最終只得形成無數小石塊。

這也解釋了小行星帶分裂成千萬小顆塊頭，且形狀、成分各異——正如不同家庭主婦所做的曲奇，可以加果仁、朱古力豆、甚至葡萄乾，每批都獨一無二。

密度與碰撞：星際交通其實十分安全？

電影畫面常見太空飛船穿梭於密密麻麻、碰撞連場的小行星帶，現實卻全非如此。如果你開著太空車駛入小行星帶，大部分時候附近都不會有半塊大石，你甚至可能數天才撞見一塊小石頭。其實小行星平均相距超過100萬公里——約等於香港到台北的距離繞地球25圈！

不過也不能掉以輕心，偶爾也有軌道變化使小行星互撞，部分碎片甚至被木星、地球等大行星引力扯出帶外，墜落至其他星球，包括我們地球。所以，地球歷史上的巨大隕石撞擊事件，如恐龍滅絕，就有可能源自小行星帶的「流浪者」。

小行星帶的研究價值與最新太空任務

科學家十分重視小行星帶，不單因為它儲存了太陽系的“遠古檔案”，更因為當中蘊含大量稀有金屬（如鎳、鐵、鉑金），被視為未來太空採礦的「黃金地帶」。儘管目前這些資源未易得手，但只是夢想，全球多國已紛紛派出太空探測器前往研究：近年著名的包括NASA的「黎明號」（Dawn），於2011-2018年間成功探索了穀神星及灶神星，並發現其表面存在含冰水、地質活躍的痕跡。

歐洲航天局（ESA）及日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）也有各自的計劃，如「赫歇爾」太空望遠鏡揭示小行星帶水分含量遠超以往估算。這些最新發現不但改寫我們對太陽系演化的理解，也為尋找地外生命、太空水資源開闢新方向。