漫话小行星带（6）
胡经国
（续前）
八、小行星带柯克伍德空隙
1、小行星半长轴分布图
“小行星半长轴分布图”（半长轴是椭圆长轴的一半长，长轴是过焦点与椭圆相交的线段长），主要用于描述在太阳附近小行星的范围。它的价值在于可以据以推断小行星的轨道周期。就所有小行星的半长轴而论，在主带会出现引人注目的“空隙”。在这些半径上，小行星的平均轨道周期与木星的轨道周期呈现整数比。这样与气体巨星平均运动共振的结果，足以造成小行星轨道元素的改变。其实际的效果是，在这些“空隙位置”上的小行星会被推入半长轴更大或更小的不同轨道内。不过，由于小行星的轨道通常都是椭圆形的，还是有许多小行星会穿越过这些“空隙”，因而在实际的空间密度上，在这些空隙内的小行星并不会比邻近的地区为低。
2、柯克伍德空隙
小行星带内著名的柯克伍德空隙的主要的空隙与木星的平均运动共振为3∶1、5∶2、7∶3和2∶1。也就是说，在3∶1的柯克伍德空隙处的小行星，当木星公转一圈时，会绕太阳公转三圈。在其他轨道共振较低的位置上，能找到的小行星也比邻近的区域少。（例如8∶3共振小行星的半长轴为2.71天文单位。）
3、小行星带区带划分
柯克伍德空隙明显地将小行星带分割成三个区域：第一区是4∶1（2.06天文单位）和3∶1（2.5天文单位）的空隙；第二区接续第一区的终点至5∶2（2.82天文单位）的共振空隙；第三区由第二区的外侧一直到2∶1（3.28天文单位）的共振空隙。主带也明显地被分成内、外二个区带：内区带由靠近火星的区域一直到3∶1（2.5 天文单位）共振的空隙；外区带一直延伸到接近木星轨道的附近。（也有些人以2∶1共振空隙作为内外区带的分界，或是分成内、中、外三个区带。）
4、小行星带质量变化
小行星带所拥有的质量仅为原始小行星带的一小部分。电脑模拟的结果显示，小行星带原始的质量可能与地球相当。但是，由于重力干扰，在几百万年的形成周期过程中，大部分的物质都被抛射出去，残留下来的质量大概只有原来的千分之一。
当主带开始形成时，在距离太阳2.7AU的地区就已形成了一条温度低于水的凝结点线（雪线）；在这条线之外形成的星子能够累积冰。而在小行星带生成的主带彗星都在这条线之外，由此成为形成地球海洋的主要因素。
小行星依然会受到许多随后过程的影响，如内部的热化、撞击造成的熔化以及来自宇宙线和微流星体轰击的太空风化。主带内侧界线位于与木星的轨道周期有4∶1轨道共振处（2.06 AU处）。任何天体都会因为轨道不稳定而被抛射出去。
九、小行星带科学意义与探索
1、太阳系演化探索
小行星是46亿年前未变化的“化石”。研究小行星的成分可以揭示行星形成过程，探索太阳系演化。
2、资源潜力
降低地球资源压力
太空资源的开采可以减少对地球有限资源的依赖，缓解环境破坏和资源枯竭问题。
支持深空探索
水资源的利用可以大幅降低深空探索任务的成本。例如，将小行星作为燃料补给站。金属资源的开采可用于在太空中直接制造航天器或基础设施，减少从地球发射的负担。
经济潜力
稀有金属（如铂族金属）的市场价值极高。太空采矿可能成为未来的万亿级产业。太空资源的商业化将推动航天技术和相关产业链的发展。
3、撞击风险
极少数小行星可能受引力扰动脱离主带；但是地球附近的小行星多来自其他区域。
4、探测任务
黎明号（Dawn）探测器
2011-2018年，探测灶神星和谷神星，发现谷神星存在盐水层和有机分子。
隼鸟系列（Hayabusa）探测器
虽然其主要探测近地小行星，但是其探测技术为小行星采样奠定了基础。“隼鸟2号”成功采样并且带回C型小行星“龙宫”的物质，证实了含水矿物和有机物的存在。
露西号（Lucy）探测器
2021年发射，将探访主带小行星（Donaldjohanson）及木星“特洛伊群”。
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