每日科普｜一顆「金屬球」，洩露小行星「心」事

2020-12-02 純淨資溪

10月28日，一篇發表於《行星科學期刊》上的最新研究引起了熱議，研究人員首次在紫外線波段對名為靈神星（Psyche）的小行星進行了觀測，第一次在小行星上觀測到了被認為是氧化鐵的紫外線吸收帶，這就意味著這顆小行星上已經產生了鐵的氧化現象，研究人員推測這一現象可能是太陽風撞擊小行星表面與其物質相互作用的結果。

這顆被科學家「估值」1000萬萬億美元的靈神星還有個特別之處——很可能是一顆完全由鐵和鎳組成的「金屬球」。

為什麼會存在一顆完全由金屬「打造」的小行星？小行星中的金屬從何而來？帶著這些問題，科技日報記者專訪了中國科學院紫金山天文臺行星科學與深空探測實驗室副研究員趙玉暉。

被撞出來的金屬小行星

1852年3月17日，義大利天文學家安尼巴萊·德·加斯帕裡斯發現了一顆小行星，並將其命名為靈神星。後續觀測顯示，這顆小行星的直徑約250千米，外觀呈橢球狀，質量大約是2.19×1019千克，表面布滿了隕石坑。科學家認為這是迄今為止觀測到的質量最大的M型小行星，同時也是小行星帶中質量最大的天體之一。

靈神星的最大特點，就是完全由鐵、鎳和一些稀有金屬構成，這也是M型小行星的主要特徵之一。

一般認為，小行星中的金屬來自行星的熔融分異過程。「當原行星發生熔融過程，金屬和矽酸鹽會發生熔融並因為密度差分離。密度較高的鐵鎳等金屬液體會沉入原行星核並緩慢冷卻結晶，而密度較低的矽酸鹽物質會形成它的殼層和幔層。」趙玉暉表示。

此前的相關研究認為，靈神星很可能是在太陽系早期行星軌道不太穩定時，原行星與其他天體發生碰撞，原始外層巖石徹底被剝離，內核外露，最終冷卻形成了一個金屬球。「一顆已經完成了熔融分異的原行星在受到撞擊後，殼幔層部分與金屬核分離，只剩下後者，便形成了金屬小行星。」趙玉暉進一步解釋道，這樣的小行星相對較少，一方面需要已經發生了熔融分異過程的原行星遭受撞擊；另一方面，撞擊的過程中金屬核需要能夠較好地保留下來。太陽系中更多的還是行星形成過程中遺留下來的原始星子。

靈神星或許是太陽系中已知的唯一一顆幾乎完全由一個內核構成的天體。

揭秘太陽系形成之謎

通常天體的內核都隱藏得非常深。就連我們所居住的地球，以目前的科技水平來說，地心深處仍然是個難以破解的謎團。「觸手可及」的家園都無法探查，更何況遙遠的天體，幾乎不可能對其內核開展直接觀測與研究。所以，靈神星的出現，給了科學家一個研究行星以及大型衛星天體內核的難得契機。

靈神星任務概念圖 圖片來源：物理學家組織網

今年2月，美國國家航空航天局（NASA）公布，決定選用其現役最強悍火箭重型獵鷹，作為2022年發射塞克（Psyche）小行星探測器的運載重器，派遣探測器對這顆金屬小行星進行更全面和詳細的觀測，這將是人類探測的首個全金屬世界。

據悉，探測器將搭載磁力計與多光譜成像儀、伽馬射線和中子光譜儀、驗證深空雷射通訊技術等設備，對靈神星的元素組成、磁場強弱分布、金屬以及矽酸鹽比例等進行分析，並製作高解析度圖像。

為何科學家對這顆「金屬球」如此執著？因為它很有可能藏著太陽系形成的秘密。趙玉暉表示，在太陽系早期，塵埃經歷熱過程形成球粒，球粒碰撞結合形成千米大小的原始星子，一些原始星子又通過不斷吸積形成大行星，而其他留存在系統中的，一部分就是我們今天看到的小行星，「因此我們認為小行星可能保留著太陽系演化過程中的許多信息」。

「一些經歷熱變質程度不高的小行星，沒有經歷太多的改造和蝕變，很好地保留了太陽系形成初期的原始物質，可以為我們了解太陽系的形成提供幫助。而如靈神星這類經歷了熔融分異過程的金屬型小行星，則可以為我們了解行星形成過程和內部機構提供大量有價值的信息。」趙玉暉補充道。（科技日報記者張曄）

責任編輯：陶薩麗慶

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