本努小行星出現神秘粒子噴射現象!科學家:有待樣本幫助揭開謎底

2020-11-24 前瞻網

本努小行星出現神秘粒子噴射現象!科學家:有待樣本幫助揭開謎底

 Connor Feng • 2019-12-07 14:00:50 來源:前瞻網 E1996G0

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本努小行星的表面正在向外噴射粒子,這張在1月6日拍攝的圖片是由兩張照片結合而成的,這兩張照片均由NASA OSIRIS-REx太空飛行器的NavCam 1成像儀拍攝。其中一張圖片是短曝光圖像(1.4 ms),清晰地顯示了小行星外形,另一張圖片是長時間曝光圖像(5秒),清楚地顯示出正在向外噴射的粒子。照片的合成過程也使用了其他圖像處理技術,比如對每一個圖層的亮度和對比度都進行調整。來源:NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin

在NASA的OSIRIS-REx宇宙飛船抵達本努(Bennu)小行星不久之後,該任務的科學團隊獲得了一個意外的發現,這個發現表明這顆小行星可能依然處於活躍狀態,或者正在持續地向太空發射粒子。目前正在對本努小行星進行的研究,以及終將會返回地球的小行星樣本,可能會有助於解釋為什麼本努小行星會出現這種有趣的現象。

在OSIRIS-REx太空飛行器首次繞本努小行星運行一周之後,1月6日,OSIRIS-REx團隊首次在太空飛行器的導航攝像機圖像中觀察到了粒子噴射事件。乍一看,這些粒子似乎是小行星背景裡的恆星,但經過仔細觀察之後,研究小組意識到原來是這顆小行星正在從其表面向太空中噴射物質。在確定這些粒子不會危及太空飛行器的安全之後,任務開始進行專門的觀測,以便全面記錄這些粒子活動。

圖森市亞利桑那大學的OSIRIS-REx首席研究員丹蒂·洛雷塔(Dante Lauretta)說:「本努小行星給了我們很多驚喜,但這些噴射粒子特別激起了我們的好奇心,過去幾個月,我們一直在研究這個神秘現象。這是一個了解小行星行為方式的好機會。」

在研究了觀測結果後,任務團隊在12月6日的一篇科學論文中公布了他們的發現。研究小組在1月6日、19日和2月11日觀察到三次最大規模的粒子噴射事件,這些事件都在本努小行星表面的不同位置發生。第一個噴射事件起源於小行星的南半球,第二個和第三個事件發生在小行星赤道附近,而這三個事件都發生在本努小行星的傍晚時分。

研究小組發現,這些粒子從小行星表面噴射出來之後,要麼會繞著本努小行星短暫地運行一段時間然後落回小行星表面,要麼就逃逸進入太空。觀測到的這些粒子以每秒10英尺(3米)的速度移動,大小從小於1英寸到4英寸(10釐米)不等。在1月6日的最大規模粒子活動中,任務團隊大約觀察到有200個粒子。

研究小組調查了各種可能會導致這些粒子噴射事件的機制,並將潛在原因縮小到三個:流星撞擊、熱應力壓裂和水蒸氣釋放。

流星撞擊在本努小行星附近的深空很常見,這些太空巖石的小碎片有可能會在OSIRIS-REx太空飛行器沒看到的地方擊中本努,用撞擊產生的動量撞出這些鬆散的粒子。

同時,研究小組認為,熱應力壓裂也不乏為另一種合理的解釋。本努小行星的表面溫度在其4.3小時的旋轉周期內會發生劇烈的變化。小行星的夜晚溫度很低,但小行星的表面會在下午顯著變暖,而這正是三個大型粒子事件發生的大致時間。由於溫度的變化,巖石可能開始破裂,最終可能會導致粒子從小行星表面噴射出來。這個循環就被稱為熱應力壓裂。

水蒸氣同樣也可以解釋這種小行星活動。當本努的鎖水粘土被加熱時,黏土就會開始向外釋放水蒸氣並產生壓力。黏土中的水分向外釋放的時候,巖石的裂縫和孔洞很有可能會積聚壓力,小行星表面就可能會被擾動,導致粒子向外噴射。

但大自然的事並不總是這麼簡單。論文的合作者、NASA噴氣推進實驗室高級研究科學家史蒂夫·切斯利(Steve Chesley)說:「起作用的潛在機制也許不止一種,例如,熱破裂可以將小行星的表面『切割』成小塊,使流星撞擊更容易將小塊卵石撞出太空。」

如果熱應力壓裂和流星撞擊是這些粒子噴發事件的原因的話,那麼這種現象很可能會發生在所有的小行星上,因為其他小行星上都會存在這些機制。然而,如果水蒸氣釋放是這些粒子噴射事件的原因的話,那麼含有含水礦物的特定小行星才會有這種現象,比如本努小行星。

在收集樣本被帶回地球進行研究之後,本努小行星的活動將會變得更加清晰。在小行星上,許多被噴射出去的粒子都小到足以被宇宙飛船的採樣方式收集,這意味著返回地球的小行星樣品很可能包含一些被噴射出去之後落回小行星的物質。雖然科學家們很難判斷出一個特定粒子是否有被拋出過小行星,然而幾乎可以肯定的是,即使粒子噴射現象仍然成謎,這些小行星樣本也會增加我們對小行星的認識,以及理解小行星物質和地球物質相似和不同的地方。

小行星樣品採集時間定於2020年夏季,這些小行星樣品將於2023年9月返回到地球。

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