智利天文台對從地球上獲得的小行星表面溫度進行最高分辨率測量

美國太空總署計劃在2026年訪問第十六號小行星靈神星（Psyche）的毫米波輻射進行仔細檢查，得到這顆天體第一張溫度圖，對它的表面特性提供新的資訊。是朝著解開這個不尋常物體起源之謎邁出的一步，有些人認為它是一顆太陽系原始行星的核心一部分。

靈神星在小行星帶中圍繞太陽運行，小行星帶是地球和木星之間的一個空間區域，其中包含超過一百萬個直徑從十米到九百四十六公里不等的岩石天體。

靈神星的直徑超過二百公里，是M型小行星中最大的一顆，這是一類神秘的小行星，認為含有大量金屬，因此可能是太陽系形成時一顆原始行星核心的碎片。

美國加州理工學院行星科學和天文學副教授嘉芙蓮·德·克勒（Katherine de Kleer）說：「早期的太陽系是一個暴力的地方，因為行星合併然後相互碰撞，同時落入圍繞太陽的軌道。我們認為這些天體的核心、地幔和地殼的碎片今天仍以小行星的形式存在。如果這是真的，它給我們唯一真正的機會來直接研究類行星天體的核心。」

研究如此遠離地球的相對微小的物體（靈神星距地球1.795至3.29億公里的距離內漂移）對行星科學家構成重大挑戰，這就是為什麼美國太空總署計劃向靈神星發送探測太空船前往近距離觀察。通常由地球測量天體本身發出的光，而不是從該天體反射太陽的紅外線，對小行星而言，只能產生一個像素的圖像。其實那個像素本身包含很多資訊。例如，它可以用來研究小行星的熱慣性，或者它在陽光下加熱和在黑暗中冷卻的速度。

低熱慣性通常與塵埃層有關，而高熱慣性可能顯示小行星的表面是岩石。然而，從遠距離辨別出是那一種類型，是很困難。能夠在一天中多次查看每個表面位置的數據便可以提供更多的細節，在太空船到達之前，提供更可靠的類型預測。

於是天文學家利用智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米陣列 （Atacama Large Millimeter/submillimeter Array ，簡稱 ALMA）射電望遠鏡來獲取此類數據。這個由六十六台射電望遠鏡組成的陣列能夠以30公里的分辨率（其中每個像素為30公里乘30公里）繪製靈神星整個表面的熱輻射圖，並生成由大約五十個像素組成的小行星圖像。

研究證實，與典型的小行星相比，靈神星的熱慣性較高，顯示它的表面非常緻密或具有導電性。天文學家還發現靈神星的輻射熱量，只有典型熱慣性天體表面預期值的六成。由於表面發射受表面金屬存在的影響，因此他們的發現表顯示靈神星的表面不少於三成是金屬。對發射極化分析幫助研究人員粗略地確定金屬的形式。由於光滑的固體表面有良好的偏振光，但靈神星的散射偏振光，顯示表面的岩石上佈滿金屬顆粒。

嘉芙蓮·德·克勒說：「多年來，我們已經知道這類物體實際上並不是固體金屬，但它們是什麼以及它們是如何形成仍然是一個謎。這些發現強化對靈神星表面成分的可能性建議，包括它可能是一顆原始小行星，形成比今天更靠近太陽，而不是一顆破碎的原行星的核心。

這次採用的技術為小行星表面成分提供新的視野。硏究團隊現在正擴大它的應用範圍，將這些技術應用於小行星帶中的其它大型的小行星。

【圖、文：節譯自美國加州理工學院2021年8月5日新聞公佈】研究全文刊登在2021年8月5日出版的《行星科學》期刊。標題是：The Surface of (16) Psyche from Thermal Emission and Polarization Mapping