「龍宮」小行星的真實面貌:黑暗、乾燥又古老的碎石堆

2021-01-19 天文在線

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日本研究人員發表了三篇關於深空探測器「隼鳥2號」的探測對象的研究論文。

圖解：「隼鳥2號」環遊「龍宮」的藝術化描繪。圖源：cosmosmagazine

行星科學家們在《科學》雜誌上的三篇論文中提到，目前正在由日本深空探測器「隼鳥2號」進行測繪的一公裡寬的「龍宮」星（小行星第162173號），看起來像一個形似旋轉陀螺的巨大「碎石堆」。

圖解：「隼鳥2號」。圖源：wikipedia

小行星的密度也非常低，這意味著它充滿了多孔的間隙，就像一塊聚苯乙烯泡沫塑料或瑞士奶酪。

圖解：瑞士奶酪。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。

圖解：「龍宮」星登上《科學》雜誌的封面。圖源：science

他說，假設它是由與一類隕石（稱為碳質球粒隕石）相同類型的礦物製成的，那麼，三分之一的孔隙率如此之低，進一步可以推測出不同大小的間隙必須佔小行星體積的一半。

圖解：碳質球粒隕石或C球粒隕石是球粒隕石，至少有8種已知的群組和許多尚未分類的隕石屬於這一類型，它們包括許多種已知的原始隕石。C球粒隕石只佔墜落隕石總數的一小部分（4.6%）。一些著名的碳質球粒隕石是：阿顏德隕石、默奇森隕石、奧蓋爾隕石、Ivuna、默裡隕石、塔吉什湖隕石、和薩特磨坊隕石。本圖中的阿顏德隕石的薄片顯示出圓形的隕石球粒。圖源：wikipedia

他補充說，它的陀螺形狀可能是它年輕時的遺留物，當快速旋轉將其變形為具有突出赤道脊的扁平形狀時，即使其旋轉現在已經減慢至7.6小時，該陀螺形狀仍持續存在。

渡邊說，為什麼這個山脊還沒有慢慢變平，這是一個懸而未決的問題，但是他認為這是因為「龍宮」星上的表層材料不會輕易崩落。

他說：「似乎『龍宮』星的表層材料的摩擦角足夠大，導致了鬆弛過程相當緩慢。」

在另一項研究中，由日本東京大學的杉田徵治（Seiji Sugita）領導的小組利用飛船近紅外光譜儀中的數據發現，含水的礦物質在「龍宮」星的地表「無處不在」。

也就是說，這些材料似乎已經「熱變形」並部分脫水。

杉田說，「龍宮」星最有可能起源於大約45.6億年前太陽系誕生時形成的母體。

該母體內部經歷了高水平的巖水反應，形成了小行星上現在發現的水合礦物質。

但是，在那之後，它經歷了部分脫水的過程，這可能是由於內部加熱導致其中一些水合礦物質分解，從而使水流失到太空。

然後，大約十億年前，一次大碰撞使母體破裂。

一個可能的母體是波蘭碰撞家族的前身，以38公裡的「波蘭」星（小行星第1112號）命名，其母體在14億年前破裂。另一個可能的母體原本是「歐拉利亞」星（小行星第495號）的母體，這是一顆大小與「龍宮」星相似並在八億年前分裂的小行星。

然後，碰撞產生的碎屑重新堆積成若干個碎石堆，其中一個變成了「龍宮」星，或者變成了更接近「龍宮」星的母體，而「龍宮」星是通過另一次撞擊產生的。

渡邊說，將這些發現推廣到其他小行星尚為時過早，因為「隼鳥2號」並不是當前研究近地小行星的唯一任務。

美國國家航空航天局（NASA）的「歐西裡斯號」目前正在繞行較小的「貝努」星（小行星第101955號），並有望很快宣布其初步發現。

圖解：近地小行星「貝努」星的地圖繪製是「歐西裡斯號」任務的科學目標之一，也是太空飛行器運行不可或缺的一部分。該太空飛行器將花費一年的時間對「貝努」星進行調查，然後再收集需要帶回地球進行分析的樣本。圖源：nasa

渡邊說：「對『龍宮』星和『貝努』星進行的比較研究將告訴我們它們的共性和差異。」

同時，他補充說，「隼鳥2號」是一次樣品返回任務，旨在從小行星表面收集樣本，並在明年年底之前將其帶回地球進行分析。當前研究的目標之一是選擇一個合適的位置來收集樣本，理想情況下，應該選擇一個有助於我們了解小行星如何形成旋轉頂形狀的位置。

圖解：「歐西裡斯號」。圖源：wikipedia

福島會津大學的北裡耕平（Kohei Kitazato）是《科學》雜誌中第三篇論文的主要作者，據他所說，另一個目標是了解「龍宮」星等小行星是如何將水帶到地球的。

他說：「了解有多少像『龍宮』星這樣的小行星對陸地水做出了貢獻的關鍵是要推測出小行星內部的存水量。」

「我們對『龍宮』星的觀察顯著表明，小行星上的含水物質（和有機物）的豐富程度受其早期由於放射源熱引起的脫水作用的控制。

「這可能影響了生命誕生時地球從小行星帶獲得的水和有機物的數量。」

如果有一天我們發現在與地球碰撞的過程中面對這樣的物體，那麼，研究這些小行星對於了解它們對我們的未來可能構成的威脅也會非常重要。

渡邊說，一項小型隨身撞擊器實驗將向小行星發射2.5千克的銅子彈，以了解其表面層是如何粘合在一起的。如果在將來的某一天，我們發現自己面臨這樣一個問題，即如何在這樣的物體撞擊我們之前將其轉移，這一結果可能是有參考意義的。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

translate: 來休

author:Richard A. Lovett

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