緊鄰太陽的水星軌道驚現塵埃環
2019 年 03 月 20 日
行星在繞著太陽公轉的軌道帶動著一圈塵埃一起轉，這圈塵埃就被稱作塵埃環。圖為地球、水星和金星的軌道上各有一個塵埃環的示意圖。（ NASA ）
兩份新發佈的研究顛覆了天文界對太陽系「內圍」情況的認知。原以為水星軌道太靠近太陽，不會存在任何塵埃環，通過對來自 NASA 的照片分析卻意外得出了相反的結果；另一份研究推測，金星軌道塵埃環裡面的物質，來源於一個之前不為人所知的小行星群。
「不是每天都會在太陽系內圍有新的發現，」後一份研究的作者之一、 NASA 戈達德太空飛行中心（ Goddard Space Flight Center ）的天體物理學家 Marc Kuchner 說，「這可就在我們的附近。」
什麼是塵埃環
科學家們普遍認為，一顆年輕的恆星誕生後，周圍一大片氣體和塵埃混合物圍繞在周圍旋轉，整體猶如「盤」狀。這樣的「飛盤」在旋轉過程中，在引力和其它力量的作用下，盤內的物質會相撞並「粘合」在一起形成一個個也繞著恆星旋轉的行星。
形成的行星在繞著太陽公轉的時候，也帶動著一圈的塵埃一起轉，這圈塵埃就被稱作塵埃環。天文學家已知的如地球和金星，圍繞太陽公轉的軌道上都各有一個塵埃環。然而之前天文學家普遍認為，水星的公轉軌道上沒有這樣的塵埃環。
「人們以為與地球或金星不同，水星太小而且離太陽太近，『帶不動』一圈這樣的塵埃。」位於華盛頓的海軍研究實驗室（ Naval Research Laboratory ）的太陽學家 Guillermo Stenborg 說，「人們以為太陽風、太陽磁場會把位於水星軌道上任何多餘的塵埃統統吹走。」
「緊挨」著太陽的塵埃環
但是 Stenborg 和同事 Russell Howard 分析了 NASA 的兩顆「日地關係天文臺」（ STEREO ）衛星收集的圖像後，意外地推翻了這一認知。
他們發現，直徑只有 3,030 英里（和橫跨美國大陸差不多的大小）的水星，在一個寬約 930 萬英里的塵埃環內一起繞著太陽旋轉。
有趣的是，這兩位科學家一開始分析這些圖像是為了找到究竟離太陽多近的地方開始沒有任何塵埃環，結果得到了這一完全意外的發現。
根據幾十年來科學家的認知，在距離太陽很近的地方，高溫將讓任何塵埃氣化，也就是在太陽周圍，應該會有一片無塵埃區域。找到這個區域的確切界限，有助於科學家瞭解塵埃的構成、太陽的內行星的形成歷史等。
然而至今，科學家們都沒有找到顯示這樣無塵埃區存在的證據。部分原因是從地球上來觀測，位於地球和太陽之間的塵埃擋住了觀測的視線，靠近太陽的區域「看起來」甚至更加「塵埃密佈」。
Stenborg 和 Howard 找到了一個新辦法：通過區分來自太陽的直接光線和從塵埃反射的光線進行分析。在 STEREO 拍攝的照片中，被塵埃反射的光線比太陽的直接光線要亮約 100 倍。
隱藏在金星塵埃環內的小行星群
比起新發現的水星軌道塵埃環，金星軌道上的塵埃環要大得多：約 1600 萬英里厚， 600 萬英里寬。
不過這些塵埃密度很小，只比周圍太空密度大 10%。 NASA 說，「如果你把這些塵埃擠到一塊，只會得到一個直徑僅 2 英里的小行星」。
第二份由 NASA 直接完成的研究中， NASA 的 Kuchner 和 Petr Pokorny 想查明金星軌道塵埃環物質的來源。他們利用可能想到的各種來源，包括位於火星和木星之間的主要小行星帶（認為是地球軌道塵埃環的主要來源）、奧特雲（ Oort Cloud ）彗星和木星家族彗星等，分別建模推導。
「沒有一個合情理。」Kuchner 說，「因此我們自己設想新的塵埃來源。」
他們設想，可能在金星塵埃環內有一個之前不為所知的小行星群，隨著金星一起圍繞太陽轉動。
他們假想位於金星軌道上有 1 萬個小行星，經過 45 億年後到今天，其中約 800 個留存了下來，結果顯示這樣數量的小行星群可能的確存在。
研究者們說，以前從未發現這個小行星群並不奇怪，因為一來，沒人專門去尋找這些「石頭」；二來，在地球「內道」的小行星很難觀測到，因為它們都被太陽耀眼的光芒擋住了。
當然， Pokorny 說，「如果這樣的小行星群的確存在，我們應該能找到它。」他希望 NASA 的哈勃望遠鏡將來能助一臂之力。
