小行星光譜分類

**小行星光譜類型**是根據小行星光譜的發射光譜、顏色，有時還參考反照率分辨其類型。這些類型被認為對應於小行星的表面組成。對於沒有內部分異的小天體，其表面和內部成分可能是相似的，而如穀神星和灶神星等大型天體已知具有內部結構。多年來，進行了一些調查，產生了幾套不同的分類系統，例如托連，SMASS 和巴斯–德梅奧（Bus–DeMeo）等分類。

## 分類系統

1975 年，天文學家克拉克・查普曼、戴維・莫里森和本・澤爾納（英語：Ben Zellner）根據顏色、反照率和光譜形狀開發了小行星的簡單分類系統。這三類被標記為「C」用於暗碳質天體，「S」為石質（矽質）天體，以及「U」用於不適合 C 或 S 的天體。這種小行星光譜的基本劃分日後得到了擴展和闡明。現時存在許多分類方案，雖然它們努力保持一些相互一致性，但相當多的小行星根據特定的方案被分為不同的類別。這是因為每種方法使用不同的標準。下面介紹了兩種最常用的分類：

### 托倫和 SMASS 概述

###  S3OS2 分類

**太陽系小天體光譜調查**（**Small Solar System Objects Spectroscopic Survey**，S3OS2 或 S3OS2），也稱為**拉扎羅分類**（**Lazzaro classification**）。在 1996 年至 2001 年使用拉西拉天文台的 ESO 1.52 米望遠鏡觀察了 802 顆小行星。這項調查將拖倫和巴斯 - 賓澤爾（Bus-Binzel，SMASS）分類法應用於觀察到的天體，其中許多以前沒有被分類過。對於拖倫分類，這次調查引入了一種新的「Caa 型」，它顯示了一個寬闊的吸收帶，指示天體表面的水性改變。Caa 類對應於拖倫的 C 型和 SMASS' 水合 Ch 型（包括一些 Cgh、Cg - 和 C 型），被調查天體的 106 個或 13% 屬於此一類型。此外，S3OS2 將 K - 型用於兩種分類方案，這種類型在原始的拖倫分類中並不存在。

### 巴斯–德梅奧分類

巴斯–德梅奧分類是由弗朗西斯卡・德梅奧、舍爾特・巴斯和史蒂芬・斯利文於 2009 年設計的小行星分類系統。它基於在 0.45-2.45 微米波長範圍內測量的 371 顆小行星的反射率光譜特性。這是由 24 個類別組成的系統，引入了一個新的「Sv」型，並且根據 SMASS 分類法，基於主成分分析。但 SMASS 分類法本身又基於托倫分類法。

### 拖倫分類

十多年來使用最廣泛的分類法是大衛・托倫，於 1984 年首次提出。這種分類是根據 20 世紀 80 年代**八色小行星調查**（ECAS，Eight-Color Asteroid Survey）期間獲得的寬頻光譜（0.31μm 至 1.06μm）結合反照率量測結果發展而來的。最初的分類是基於 978 顆小行星。托倫分類包括 14 種類型，其中大多數小行星屬於三大類之一，還有一些較小的類型 _（另請參見上文托倫和 SMASS 概述）_ 。其中最大的 3 群並再細分出子型，它們的類型如下，括弧中的範例是該型最大的小行星：

#### C - 群

　
: 小行星中的 C 型是黑暗的，為碳質天體。這群中的大多數天體屬於標準 C 型（例如 10 健神星)，和有些 "更亮點的" B 型（2 智神星）。更為罕見的 F - 型（704 英特利亞）和 G - 型（1 穀神星）。其它低反照率類別是 D - 型（624 赫克特），通常見於外小行星帶和木星特洛伊，以及來自內主帶的罕見的 T - 型小行星（96 輝神星）。

#### S - 群

　
: 此群有 S 型（15 司法星、3 婚神星）是矽質（或 "石質"）天體。另一大類是類似石質的 V 型（4 灶神星），也被稱為 "灶神星族小行星"，被認為起源於灶神星上的一個大型撞擊坑，它也是最為常見的灶神星族成員。其它的小類型包括 A - 型（246 阿斯波林），Q - 型（1862 阿波羅），和 R - 型小行星（349 登博斯卡）。

#### X - 群

　
: 根據反射率的程度（暗、中、亮），X 型可以進一步分為三個子型。最暗的與 C 群有關，反照率低於 0.1。這些是原始的 P - 型（259 理神星、190 怯女星）。不同於 "金屬"M 型（16 靈神星），中等的反照率為 0.10 至 0.30，最明亮的 "頑石"E 型，主要見於小行星帶最內部的匈牙利族小行星成員。

#### 分類特徵

托倫分類法最多可能包含四個字母（例如 "SCTU"）。分類法使用字母 "I" 表示 "不一致"（"inconsistent"）的光譜數據，不應與光譜類型混淆。一個例子是司理星族小行星 515 阿塔利亞，因為天體的光譜和反照率分別是石質和碳質小行星的光譜和反照率，使得在分類時是不一致的。當基礎的數值顏色分析不明確時，將對象分配為兩種或三種類型，而不僅僅是一種類型（例如 "CG" 或 "SCT"），其中類型序列反映了數值標準差遞增的順序，首先提到的是最佳擬合光譜類型。托倫分類法也有額外的符號，附加到光譜類型。字母 "U" 是一個資格標誌，用於具有 "不尋常" 光譜的小行星，這種光譜與確定的星團中心分析的數值相去甚遠。當光譜數據有雜訊或有很多雜訊時，分別添加符號 ":"（單冒號）和 "::"（兩個冒號）。例如，穿越火星軌道的 1747 賴特的類型為有一個冒號的 "AU:"，這意味著儘管具有不尋常且嘈雜的頻譜，它還是一個 A - 型小行星。

### SMASS 分類法

這是美國天文學家舍爾特・巴斯和理查・賓澤爾基於對 1,447 顆小行星的**小規模主帶小行星光譜調查**（**Small Main-Belt Asteroid Spectroscopic Survey**，SMASS）在 2002 年引入的一種更新的分類法。這項調查產生的光譜解析度遠遠高於 ECAS（見上文托倫分類），並能夠解析各種窄頻光譜特徵。然而，觀察到的波長範圍較小（0.44μm 至 0.92μm）。此外，反照率未被考慮。鑒於到數據的不同，為了盡可能保持托倫分類，小行星被分類為以下 26 種類型。至於托倫分類，大多數天體分為三大類：C、S 和 X 群，少數不尋常的天體分為幾個較小的類型 _（請參閱前述托倫和 SMASS 概述）_ :

* **C 群**：含碳天體包括 C - 型小行星，最 "標準" 的非 B 型碳質天物體。"較亮的" B - 型小行星很大程度上與托倫的 B 型和 F 型重疊。在普通 C 型和 B 型天體之間過渡的 Cb 型，以及與托倫的 G 型有點相關的 Cg、Ch 和 Cgh 型。；"h" 代表 "水合"。
* **S - 群**：包括最常見的矽質（石質）S - 型小行星，以及 A - 型、Q - 型，和 R - 型。新類型包括 K 型（181 訣女星、221 曙神星）和 L - 型（83 欣女星）小行星。還有五類，Sa、Sq、Sr、Sk 和 Sl，它們在普通 S 型和該群中的其它相應類型之間轉換。
* **X - 群**：主要由金屬天體組成。這包括最常見的 X - 型小行星，以及托倫分類的 M 型、E 型或 P 型。Xe、Xc 和 Xk 是普通 X - 型和對應 X - 型之間的過渡類型，相當於 E 型、C 型和 K 型。
* **其它**：光譜型包括 T 型、D 型，和 V 型（4 灶神星）。Ld 型是一種具有比 L - 型小行星更新的類別。新型的 O - 型小行星迄今只有小行星 3628 Božněmcová。

發現大量小行星落在 Q 型、R 型、和 V 型，但在托倫分類中只有一個類型代表。在巴斯和賓澤爾的 SMASS 分類方案中，只有一種類型被分配到任何特殊的小行星。

##  色指數

小行星的特徵包括量測其色指數，其來源於測光系統。這是通過一組不同波長的特定濾鏡，即所謂的通帶，量測物體的亮度來實現的。在 UBV 測光系統中，除經典小行星外，還用於表徵遠距離天體，三個基本濾鏡是：

* U：紫外線的通帶，~320-380 nm，意思是 364 nm。
* B：藍光的通帶，包括一些紫色，~395-500 nm，意思是 442 nm。
* V：對可見光敏感的通帶，更具體地說是可見光的綠 - 黃部分，~510-600 nm，意思是 540 nm。

在觀察中，天體的亮度通過不同的濾鏡測量兩次，由此產生的幅度差異稱為色指數。對於小行星，U-B 或 B-V 色指數是最常見的。此外，還使用了 V–R、V–I 和 R–I 指數，其中 光度測量字母代表 可見（V）、紅色 （R） 和 紅外（I）。光度序列，如 V-R-B-I，可以在幾分鐘內從觀察中獲得。

## 評價

隨著進一步的研究進展，這些分類方案有望得到改進和 / 或替換。然而，就目前而言，基於上世紀 90 年代兩次低解析度光譜調查的光譜分類仍然是標準。科學家們一直無法就更好的分類系統達成一致，這主要是因為難以對大量小行星樣本進行一致的詳細量測（例如，更精細的解析度光譜，或密度等非常有用的非光譜數據）。

## 與隕石類型的相關性

小行星的一些分類與隕石類型相關：

* C 型：碳質球粒隕石
* S 型：石隕石
* M 型：鐵隕石
* V 型：HED 隕石

## 相關條目

* 小行星採礦

## 參考資料

## 外部連結

* Asteroid spectrum classification using Bus-DeMeo taxonomy （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）, _Planetary Spectroscopy at MIT_ (2017)