科學家從班努小行星表面的撞擊傷痕揭開它過去的歷史

美國亞利桑那大學博士後研究員朗努·巴鲁茲（Ronald Ballouz）及夏威夷大學馬諾阿分校（University of Hawaiʻi at Mānoa）海洋與地球科學技術學院助理研究員大偉·特朗（David Trang）博士組成的研究小組，通過研究美國太空總署歐西里斯號（OSIRIS-REx 是 Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer 太陽系起源、光譜解析、資源識別、安全保障、小行星風化層探索者）太空船詳細拍攝和測量班努（Bennu）小行星表面的撞擊痕跡，揭開小行星過去的歷史，發現它在數億年前形成，而且只是最近才跑到地球附近。

研究為理解小行星的發展提供了一個新的基準，對太空船有害的太空碎片種類和族群了解不足，增強科學家對太陽系的理解。研究團隊利用歐西里斯號為期兩年的探索過程，由激光測量得出圖像。

雖然每天地球上都遭受超過一百噸的太空碎片撞擊，但實際上不可能找到由細小物體高速撞擊而坑蝕的岩壁。由於地球大氣層的保護，我們可以欣賞由小於幾米的物體形成的流星，而不必擔心會被這些外太空的物體擊中。

但是，缺乏大氣層保護的行星體便首當其衝，受到不斷的撞擊。歐西里斯號在為期兩年的探測活動中拍攝的高分辨率圖像，使研究人員可以在班努小行星上的石頭，研究直徑從一厘米到一米的微小隕石坑。平均而言，研究小組發現一米或者更大的石頭有一至六十個凹坑，是受到大小從幾毫米到幾十厘米不等的太空碎片撞擊形成。

在班努小行星石頭上形成隕石坑的物體，位於我們並不十分了解的近地小行星帶。在這個尺寸範圍內的岩石是一個重要的研究領域，主要是因為它們代表會對環繞地球旋轉的人造衛星和太空站構成危害。從這些毫米至厘米大小的物體以每小時七萬三千公里速度撞擊，是非常危險。

巴鲁茲和他的團隊開發了一種新技術，可以通過對石頭表面的隕石坑進行遠程觀測來量化固體物體的強度。用數學公式，研究人員便可以計算出特定尺寸和強度的石頭，在破碎之前所能承受的最大衝擊能量。換句話說，今天在班努小行星發現的隕石坑分佈，保留了它整個歷史中遇到的撞擊事件頻率、大小和速度的完整記錄。

基於這些計算，研究團隊發現班努小行星是地球附近地區的一個相對較新的成員。儘管它是在一億多年前在小行星主帶形成，但據估計，它是在一百七十五萬年前從小行星帶中踢出，並遷移到目前的位置。將研究結果套用到其它近地天體，包括可能來自屬於小行星類別的母體彗星，這些小行星大多是岩石質地的熄火彗星，沒有可以揮發的冰或者只剩下少量冰的彗星類小行星。

巴鲁茲表示，雖然理論模型顯示小行星帶是近地天體的儲存庫，但除了已經掉落到地球成為隕石之外，沒有觀測到證據證實它們的起源。利用這些數據，研究人員可以驗證近地天體來自何處的模型，並了解這些天體的堅硬性質和對於將來針對小行星的任何潛在任務進行研究、採集礦物資源或保護地球不受撞擊。

【圖：美國太空總署；文：節譯自亞利桑那大學2020年10月30日新聞公佈】研究全文刊登在2020年10月26日出版的《自然》期刊