好端端的小行星,為什麼突然噴砂礫了?

2020-12-23 haibaraemily

上期(奇怪,這顆小行星在噴砂礫哎!)說到,當冥王號探測器Osiris-rex千裡迢迢終於抵達小行星貝努的時候,卻驚訝的發現這顆小行星異常活躍,多次噴射了砂礫,這在小行星裡是極其罕見的[1]。為此,冥王號項目組還專門研究了觀測到的三次大規模噴發事件有沒有什麼規律[2]。

2019年1月6日,冥王號NavCam1相機拍攝的兩張不同曝光時間(1.4毫秒和5秒)的照片合成圖。來源:NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin [1]

最終,通過一系列調查和搜證,天文學家們探索了小行星貝努突然噴砂礫的6種可能的原因 [2]。讓我們一一看去。

1、自轉瓦解 ×

一個星球自轉越快,星球上的物體受到的離心作用就越強。快到一定程度,這個星球就會變得不穩定,星球上的塵埃和石塊就可能脫離引力束縛,簌簌地剝落散逸。

很多自轉較快、個頭較小的活躍小行星或者彗星因為「聚合」方式比較鬆散,就有可能經歷過一定程度的自轉瓦解,例如咱們曾經介紹過的「死裡逃生」的彗星41P。

主帶彗星331P/Gibbs(原名P/2012 F5)曾明確被觀測到過由於自轉太快而「掉渣」的現象 [3]。

2014年8月26日,Keck II望遠鏡觀測到直徑數公裡、自轉周期3.24小時的主帶彗星331P/Gibbs(綠色箭頭)的尾跡裡有四塊掉出的碎片(白色箭頭)。來源:參考文獻 [3]

但這不符合在貝努上觀測到的情況。

因為自轉甩出碎片和塵埃這種事兒,肯定會優先發生在受到離心作用最大的赤道區域,而且只可能沿著自轉方向甩出去,

而不是像貝努現在這樣,從低緯到高緯隨機噴發,而且順行逆行,啥軌道啥角度都有噴發。

2、靜電飄浮 ×

太陽風長驅直入打在沒有大氣的星球表面產生的電場,會讓塵埃粒子因為靜電力的作用而離開星球表面,漂浮遊動起來。

這是探測者號系列任務(Surveyor)在月球上發現的地平線光(lunar horizon glow)可能的原因。

月塵跳動的舞步。來源:NASA

但在貝努這麼大的小行星上,靜電作用頂多只能揚起毫米級的砂粒,而且速度不太可能超過1米/秒——也就是說,靜電作用不太可能產生在貝努周圍發現的這麼大,這麼快的粒子運動。

3、冰升華 ×

一氧化碳、乾冰、水冰等揮發性物質的升華會帶動塵埃粒子的釋放,這是彗星噴發出的塵埃粒子常見原因之一。

彗星67P。來源:ESA

但這對貝努依然是不太可能的——因為貝努當時距離太陽已經很近了,低緯區域表面的溫度高達110攝氏度以上,常見的揮發性物質都不可能還保持冰的狀態存在了。

更何況目前為止的光譜觀測並沒有在貝努的表面發現水冰的存在,也沒有發現近期發生過什麼可能釋放出地下各種物質冰的地質活動。

4、含水礦物釋放水

雖然貝努表面沒發現水冰,但有其他形式的水呀!光譜觀測表明,貝努表面富含一種叫做層狀矽酸鹽的含水礦物,這種礦物就可能在貝努目前的溫度條件下釋放出「鎖住」的水,產生氣壓,帶動塵埃和砂粒的噴發。

天文學家們認為,導致近地小行星法厄同(3200 Phaethon)噴發塵埃可能的原因之一,就是含水礦物的分解 [4]。貝努也同樣有這種可能。

近地小行星法厄同噴發的塵埃,被認為是雙子座流星雨的來源。拍攝:steed

5、流星體撞擊

被流星體不斷撞擊,是太陽系裡每顆星球絕對不可能避免的日常。自然,撞擊挖掘和濺射出的物質也完全可能成為貝努噴射沙塵和礫石的來源——據推算,一顆質量2.5微克的星際塵埃以15.5公裡/秒的速度撞上貝努,就能帶來300毫焦能量,產生一次像1月6日那麼大規模的噴發事件。

唯一有點問題的是:按照目前的星際塵埃模型估算,這種重量的流星體撞擊對貝努簡直太頻繁了,平均每分鐘就能發生一次——遠遠超出了目前在貝努觀測到的大型噴發事件的頻率(約2周一次)。

不過也不是圓不回來:比如如果是低速的流星體撞擊,頻率就會低很多;而且流星體帶來的能量也不是會全部轉化成噴射粒子的動能,所以需要更大更重的流星體才能產生同規模的噴發,這樣所需的撞擊頻率也會低很多。

6、熱破裂

冷熱交替引起的巖石破裂也是一種可能的原因。

貝努的自轉很快(周期4.3小時),離太陽又很近(近日點距離太陽只有0.9個日地距離),這意味著貝努的表面和淺表層地下會頻繁經歷寒冷夜晚和炎熱白天的輪轉。

在這樣頻繁的冷熱交替之下,貝努上的巖石很容易逐漸破碎,有些碎屑可能會在貝努上溫度較高的時候(也就是當地時間下午)被彈射離地表——這正是三次大噴發發生的時間。

也就是說,經過一番排查之後,只剩下了3種可能的原因會導致貝努目前觀測到的大型粒子噴發:含水礦物釋放水、流星體撞擊和熱破裂。當然,也完全可能是這些原因中的兩兩或者三者一同結合起來,共同引起了這樣的大噴發。

那還有近十次小型噴發又是因為什麼呢?

冥王號團隊也提出了一種可能的解釋:小型噴發事件是大型噴發事件的副產物

觀測到的三次大噴發均發生於貝努當地時間下午,其中一部分噴出的粒子經過亞軌道飛行之後會撞上貝努夜晚那一面,這些粒子經過多次反彈和相互撞擊,完全可能引起一系列小型噴發事件。

參考資料

[1] NASA’s OSIRIS-REx Mission Explains Bennu’s Mysterious Particle Events

https://www.asteroidmission.org/?latest-news=nasas-osiris-rex-mission-explains-bennus-mysterious-particle-events

[2] Lauretta, D. S., Hergenrother, C. W., Chesley, S. R., Leonard, J. M., Pelgrift, J. Y., Adam, C. D., ... & Bennett, C. A. (2019). Episodes of particle ejection from the surface of the active asteroid (101955) Bennu. Science, 366(6470).

[3] Drahus, M., Waniak, W., Tendulkar, S., Agarwal, J., Jewitt, D., & Sheppard, S. S. (2015). Fast rotation and trailing fragments of the active asteroid P/2012 F5 (Gibbs). The Astrophysical Journal Letters, 802(1), L8.

[4] Jewitt, D., & Li, J. (2010). Activity in geminid parent (3200) Phaethon. The Astronomical Journal, 140(5), 1519.

相關焦點

  • 貝努噴砂礫的原因,冥王號可能找到了-虎嗅網
    來源:NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin [2]也就是說,貝努並不是一顆「普普通通的小行星,它是一顆罕見的「活躍小行星」——軌道特徵和小行星一樣,但又會偶爾或長期表現出噴射粒子、產生尾跡之類和彗星相似的活躍特徵。
  • 為什麼小行星能以他們的名字命名?
    新華社北京11月20日電題:為什麼小行星能以他們的名字命名?新華社記者胡喆小行星命名是一項國際性、永久性的榮譽,是世界公認的一項殊榮。實際上,以中國科學家名字命名的小行星此前已有不少,從古代的祖衝之、張衡,到當代的錢學森、袁隆平……科學家精神宛若繁星閃耀夜空,以此殊榮來表彰和紀念具有很深的意義。小行星命名的規則有哪些?又有哪些中國科學家的名字成為小行星的星名?按照國際規定,漫天的恆星只能用星座及其數碼表示,只有太陽系中小行星才能由發現者提出命名。
  • 世界預防中風日:好端端的人,怎麼突然就腦梗了呢?
    等到小紅哥趕到現場時血管已經完全堵塞無法通過了小紅哥的氧氣最終也無法送達缺氧的腦細胞奄奄一息即將面臨死亡飯後,王伯伯突然感覺肢體乏力,說不出話來幸虧家人及時發現他的異常,撥打了120好端端的王伯,就這樣因為腦梗住院了中國每12秒就有一人發生腦中風每21秒就有一人死於腦中風腦中風是我國國民第一位死亡病因
  • 住在沒有重力的小行星上,會發生什麼事?
    為什麼人類到現在還沒辦法在月球上建立殖民地呢?我想可能是因為沒有足夠的建築材料,而月球上也沒有材料店。唯一的辦法就是將材料從地球運送過去。我們將用太空梭來充當建築卡車,你可以想像一下,要是所有蓋房子的材料都用飛船來運送,那建造費用肯定會高到嚇人。用太空梭來運送也是一樣。
  • 璀璨星海有顆B612號小行星,那是我們遇見幸福的地方
    這樣久了,我們會在某些時候、某個忽然睡醒的清晨、或者在某些光線迷離的黃昏,可能在一瞬間,突然就發現自己一下子變的脆弱了很多,有時候就算是混合在成群結隊、推杯換盞、談笑風生的人群裡,有時候雖然說穿梭於燈火闌珊處、人潮人海中,有時候身邊儘管也還是那些個熟悉的同事。依然擋不住會有某些異樣的孤獨,驀然襲來,許多近在咫尺的桃花人面、恍然間又猶如遠在天涯。
  • 小行星阿波菲斯
    小行星阿波菲斯,2004年6月19日由R. A. Tucker, D. J. Tholen 和F. Bernardi在基特峰國家天文臺首次發現。 Credits: UH/IA 小行星阿波菲斯(99942 Apophis),大小約340米(1100英尺),下面這張動圖模擬展示了它在2029年4月13日飛掠地球時的場景,最近時距離地球表面大約31000公裡,安全通過,不會對地球造成傷害。圖中藍色的表示的是環繞地球的人造衛星,粉色是國際空間站。
  • 科學家警告,2036年小行星會撞擊地球?
    科學家對2036年小行星撞擊地球的警告,這個小明星叫阿波菲斯也叫「毀神星」,那為什麼科學家會警告呢?那是因為這個小行星可能會撞向地球,美國航空航天局曾在2004年首次發現這個小行星,並把這個小行星的名字稱為阿波非斯。
  • 一顆小行星差點撞上地球,然而人類只提前1天才發現?
    -每天晚上 · 一起看趣味科學-最近一顆被科學家編號為「2019OK」的小行星突然被大量網友與媒體關注,因為它看起來並不
  • 小行星撞地球!「火流星」原來是隕石掉落!
    大理的馬薩提供的一段9秒的視頻顯示,起初黑漆漆的夜空突然出現了一顆明亮的星點,稍縱即逝後又再度出現,拖著尾巴後一下子照亮了夜空,能看清夜空中的雲彩,高速運動的不明物體看上去就像一顆巨型彗星。值得注意的是,麗江、大理、怒江、香格裡拉、瀘沽湖等地,在方圓三四百公裡範圍內,都有網友表示看到這一奇觀。
  • 小行星有時候還是太危險了,要加速近地小行星的科學研究!
    本文參加百家號科學#了不起的天文航天#系列徵文小行星有時候還是太危險了,要加速近地小行星的科學研究!由於華盛頓州立大學的一項新研究,對近地小行星的形狀和運動進行建模的速度提高了25倍。WSU科學家改進了用於跟蹤數千顆近地小行星和彗星的軟體,這些近地小行星和彗星的距離被定義為在1.21億英裡以內,大約是地球到太陽距離的1.3倍。其研究為研究小行星和確定哪些小行星可能與地球相撞提供了一個有價值的新工具。
  • 「隼鳥2號」把小行星塵埃帶回地球
    圖片來源:AP/Shutterstock 本報訊本周,日本航天探索局(JAXA)確認完成了將小行星塵埃帶回地球的任務。近日降落在澳大利亞沙漠中的「隼鳥2號」返回艙中,裝有小行星「龍宮」上的黑色顆粒。
  • 小行星撞擊是恐龍滅絕主因?恐龍身上還有哪些謎團
    它們曾是「地球霸主」,但在6600萬年前,卻突然消失了。日前,「研究稱小行星撞擊地球是恐龍滅絕主因」登上熱搜,引發關注。中國石油大學(北京)地球科學學院副教授方琳浩在接受中新網記者採訪時,也就白堊紀末期的「非鳥類恐龍」滅絕事件給出了自己的看法。資料圖:四川自貢恐龍博物館內遊人如織。該館以恐龍化石埋藏點多面廣、數量巨大、種類眾多、保存完好、層序連續等特點著稱於世。
  • 小行星撞擊是恐龍滅絕主因?恐龍身上有哪些謎團
    它們曾是「地球霸主」,但在6600萬年前,卻突然消失了。日前,「研究稱小行星撞擊地球是恐龍滅絕主因」登上熱搜,引發關注。中國石油大學(北京)地球科學學院副教授方琳浩在接受中新網記者採訪時,也就白堊紀末期的「非鳥類恐龍」滅絕事件給出了自己的看法。資料圖:四川自貢恐龍博物館內遊人如織。該館以恐龍化石埋藏點多面廣、數量巨大、種類眾多、保存完好、層序連續等特點著稱於世。
  • 小行星距離得多近,才會被吸引撞向地球?
    經常聽到NASA發布的小行星從地球多少千米處經過的新聞,有時候是預告,但很多時候聽到這個消息的時候,小行星已經飛過了!也有一頭撞入地球的,1908年通古斯大爆炸發生,2013年車里雅賓斯克小行星凌空爆炸,那麼小行星要靠得多近才會撞入地球呢?為什麼小行星會靠近地球?
  • 小行星撞地球的概率:直徑1千米的小行星平均20萬年撞擊一次海洋
    已經知道有一些小行星與火星有類似木星的「特洛伊」關係(小行星的軌道周期與火星軌道周期相同),但地球沒有特洛伊伴侶。有一些小行星的軌道與我們的軌道相交,被稱為越地小行星。你可能會擔心,越地小行星或許會與地球發生有些嚇人的碰撞,但其實小行星的軌道往往與黃道有交角,所以當它們穿過我們的軌道時,它們幾乎總是「高於」或「低於」我們。
  • 小行星不撞地球了!要真撞了後果多嚴重?
    此前,曾有消息稱,一顆小行星可能會在今年9月9日撞擊地球,不過,這種可能性最終被排除了。17日,「小行星9月不會撞地球」登上微博熱搜,再次引發人們的熱烈討論:我們常說的「小行星」是什麼?它與地球相撞又會引發哪些後果呢?
  • 怎樣防止小行星毀滅地球?
    而至於撞擊後果多嚴重、會不會城毀人亡,要看小行星的成分、撞擊角度以及掉到海洋、森林還是城市。 目前,人類觀測確認的太陽系小行星有78.9萬,90%在火星和木星之間的小行星帶遊蕩,其中約有2萬顆需要高度重視的近地小行星。
  • 2029毀滅地球的小行星回歸,2068年撞擊地球,能避免嗎?
    美科學家發布告警,阿波菲斯正在加速,地球危險性大增夏威夷大學的天文學家證實,阿波菲斯小行星正在經歷一次異常加速,就像給小行星踩了一腳油門,這次加速的累積效應將會大幅度改變阿波菲斯的軌道,使得這顆小行星對地球的威脅大增,根據最新的軌道模擬發現,它在2068年4月12日撞擊地球的概率足以提高到發布警告的程度。
  • 「龍宮」小行星的真實面貌:黑暗、乾燥又古老的碎石堆
    圖源:google為了確定小行星的形狀,科學家們使用了多個角度的照片,並對其地形進行了雷射測距映射,從而創建了3D模型。通過觀察探測器跌落到小行星表面850米以內,然後上升到5.4公裡,來計算小行星的孔隙率。日本名古屋大學的渡邊誠一郎(Sei-ichiro Watanabe)說,在此基礎上,有可能確定小行星的質量、體積和平均密度。
  • 細數世人熟知的小行星撞擊事件,並非全是壞事
    回顧地球過去幾十億年的歷史,有許多小行星光臨過地球,還有科學家認為早期地球上的液態水、有機物甚至是生命都是外來小行星帶來的。即使是人類文明出現後,小行星撞擊地球的事件也曾經發生過。下面就讓我們來細數那些比較有名的小行星撞擊事件。