遙感數據揭開龍宮小行星何時以及如何喪失水份


上個月,日本的隼鳥二號太空船帶回了從龍宮小行星收集的岩石。在這些樣本進行分析的同時,研究人員正在使用太空船其它儀器的數據來揭露這顆小行星過去的新細節。

布朗大學(Brown University)以行星科學家拉爾夫·米利肯(Ralph Milliken)副教授為首的研究團隊解釋了為何龍宮小行星的含水礦物質不如其它一些小行星那麼豐富。研究發現,形成龍宮小行星的古老母體行星可能在龍宮小行星形成之前因某種加熱事件而乾涸,這使龍宮小行星本身比預期的更乾燥。

米利肯說:「我們試圖了解的一件事是早期太陽系中的水分佈,以及如何將水輸送到地球上。據認為含水小行星發揮了作用,因此,通過仔細研究龍宮小行星返回樣本,我們可以更好地了解這類小行星中含水礦物的含量和歷史。」

米利肯表示,選擇龍宮小行星的原因之一,是它屬於一類顏色暗,懷疑上面有含水礦物和有機化合物的小行星。這些類型的小行星認為擁有地球上稱為碳質球粒隕石的深色,含水和含碳隕石的可能母體。這些隕石已經在世界各地的實驗室中進行了數十年的詳細研究,但無法確定給定的碳質球粒隕石可能來自那一顆小行星。

隼鳥二號任務代表了第一次從這些引人入勝的小行星樣本中直接採集並返回地球。但是隼鳥二號與小行星一起飛行時對它的觀測顯示,它可能不像科學家最初預期的那樣有含水礦物質。關於龍宮小行星如何以及何時失去某些水的問題,存在著一些相互競爭的想法。

龍宮小行星是一塊瓦礫堆,是一塊由重力凝聚在一起的鬆散的岩石團。科學家認為,當較大的撞擊事件將更大,更堅固的母體小行星分開,龍宮小行星很可能由殘留的碎片形成。因此,今天在龍宮小行星上看到的水特徵很可能是先前含水的母體小行星的全部殘骸,由於某種加熱事件而變乾。但也有可能是龍宮小行星在災難性的破壞和重新形成碎石堆之後變乾。也有可能是過去龍宮小行星曾經近距離環繞太陽公轉,陽光加熱了它和它的表面的結果。

隼鳥二號上面裝有可以幫助科學家確定更可能發生那一種情況的設備。隼鳥二號在2019年與龍宮小行星會合期間向小行星表面發射了一顆小彈丸。撞擊產生了一個小的坑穴,並將埋在地下的岩石裸露出來。使用能夠檢測含水礦物的近紅外光譜儀,研究人員可以將表層岩石與地下的含水量進行比較。

數據顯示,地下水的特徵與最外層的特徵非常相似。這個發現與龍宮小行星的母體行星已經乾涸的想法是一致,而不是龍宮小行星表面被太陽弄乾的情況。

米利肯説:「太陽的高溫加熱主要發生在地表,而不會滲入地下太深。但是我們看到的是,地表和地下都非常相似,並且兩者都相對貧水,這使我們回到原來的想法是龍宮小行星的母體行星被改變了。」

研究人員表示,要確認這個發現,還需要做更多的工作。例如,從地下挖出的顆粒大小可能會影響光譜儀測量結果的解釋。

【圖:日本宇宙航空研究開發機構;文:節譯自布朗大學2021年1月5日新聞公佈】研究全文刊登在2021年1月4日出版的《自然-天文學》期刊

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