龍宮小行星可能是一顆熄火彗星

2014年，日本宇宙航空研究開發機構發射隼鳥二號太空船訪問龍宮小行星。它在2018年6月抵達這顆小行星，並在軌道上對它進行了一年多的研究。隼鳥二號四次在龍宫小行星表面收岩石樣本。完成後，它在2020年12月飛過地球，放下收集到的岩石樣本。

隼鳥二號任務發現龍宮小行星是一顆碎石堆小行星。它不是一塊巨大的整體岩石，而是較小岩石的聚集體。像其它一些小行星一樣，它的形狀像一個旋轉的陀螺。小行星的快速自轉使它變成現在這種形狀。

日本名古屋市立大學副教授三浦均說：「一個廣泛接受的學説是龍宮小行星是由較大的小行星之間的災難性碰撞以及隨後碰撞碎片的緩慢重力積累形成。」

雖然隼鳥二號的許多證據都支持龍宮是一顆小行星的觀點，自從1999年發現以來，天文學家就認為這種情況就是如此。但在不符合小行星定義的證據中，有一個很突出的證據，就是它有濃度很高的有機物質。如果龍宮是由兩顆較小的小行星碰撞產生的碎石堆小行星，那麼為什麼它有這麼多濃縮的有機物？

三浦均的研究指出，龍宮小行星不僅可能是彗星的殘餘，而且類似的碎石堆小行星也可能是前彗星。天文學家稱這些天體為從彗星過度到小行星的天體。

彗星形成於太陽系遙遠的寒冷地帶。與全是岩石的小行星不同，彗星是冰冷的，含有岩石和冷凍揮發物。揮發物主要是水冰，但彗星也含有冷凍的二氧化碳、氨、甲烷和一氧化碳。天文學家有時稱它們為「骯髒的雪球」。彗星也有無束縛的大氣層。當它們接近太陽時，溫度上升會融化一些揮發物，形成大氣層，然後昇華到太空中。大氣中含有灰塵和揮發性氣體。

但是在多次接近太陽之後，一些彗星已經將所有的揮發物都流失到太空之中，剩下的只是石頭。這時稱為熄火彗星（extinct comet）。

如果龍宮以前確實是一顆彗星，那能解釋它現時的特徵嗎？龍宮自轉的速度很快，這可能源於它之前的彗星生命。冰昇華導致彗星的核失去質量並收縮，這增加它的旋轉速度，由於這種自旋，彗核可能獲得形成陀螺形狀所需的旋轉速度。

三浦均認為，熄火彗星假說也可以解釋高有機物含量。檢測到的有機分子包括一氧化碳、二氧化碳、甲醇、硫化羰、甲醛、甲酸、甲烷和氰酸鹽。此外，彗星的冰冷成分認為含有星際介質中產生的有機物。當冰昇華時，這些有機物質會沉積在留下的岩石碎片上。

像龍宮這樣的彗星具有與碳質球粒隕石小行星相同的有機物，但它們集中在表面。局部濃度可能是從反照率推斷出的極高有機物含量的原因。

研究小組通過數值模擬測試他們的假設。他們計算龍宮小行星需要多長時間才能失去所有揮發物並變成岩石殘餘物。他們還計算了將小行星塑造成今天的樣子所需的轉速增加。

研究顯示，龍宮小行星曾經是一顆彗星，並且在最初的一萬年中處於活躍狀態，並在它剩餘的動態生命週期中以碎石堆小行星的形式度過。這種情況與太陽系中現代彗星的動態演化是一致的。

三浦均解釋說：「今次的研究重點關注具龍宮小行星的三個特徵：旋轉頂部形狀、碎石堆組成/形態和高濃度有機物。結果發現，龍宮和類似的小行星是彗星過渡到小行星天體。它是細小天體，曾經是活躍的彗星，但已經熄火，顯然與小行星無法區分。由於它們與彗星和小行星的相似之處，這些由彗星過渡到小行星的天體可以為我們太陽系提供新的見解。

隼鳥二號已經將龍宮小行星的樣本送回地球，另一個任務很快也會這樣做。美國太空總署的歐西里斯號（OSIRIS-REx，全名 Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security, Regolith Explorer，意思是太陽系起源、光譜解析、資源識別、安全保障、小行星風化層探索者）太空船訪問班努（Bennu）小行星，這是一顆與龍宮非常相似的小行星，並會在2023年將採集得到的樣本送返地球。對這些樣本的分析應該可以確認龍宮和班努是小行星還是由彗星過渡到小行星的天體。

【圖、文：節譯自日本名古屋市立大學2022年3月18日新聞公佈】研究全文刊登在2022年1月31日出版的《天體物理學快報》；標題是：The Asteroid 162173 Ryugu: a Cometary Origin