研究揭示“高尔夫球小行星”的细节

小行星有各种形状和大小，现在麻省理工学院和其他地方的天文学家观察到一颗小行星被撞得如此之深，以至于他们将其命名为“高尔夫球小行星”。

这颗小行星以希腊智慧女神雅典娜的名字命名，最初是在1802年被发现的。雅典娜是小行星带的第三大天体，大约是月球的七分之一。几个世纪以来，天文学家已经注意到，与小行星带中的大多数物体相比，小行星轨道明显倾斜，但其倾斜的原因仍然是个谜。

在今天发表于《自然天文学》杂志上的一篇论文中，研究人员首次展示了雅典娜的详细图像，其中包括其布满陨石坑的表面。

研究人员怀疑帕拉斯的袭击表面是小行星的轨道倾斜的结果:虽然大多数小行星带中的对象旅行大致相同沿椭圆轨道绕太阳,就像汽车比赛,帕拉斯的倾斜的轨道,这颗小行星粉碎小行星带的一个角度。雅典娜号所经历的任何碰撞，其破坏性都是同一轨道上两颗小行星碰撞的四倍。

“帕拉斯星的轨道意味着非常高速的撞击，”论文的第一作者、麻省理工学院地球、大气和行星科学系的博士后迈克尔·马塞特说。“从这些图像中，我们现在可以说，雅典娜是我们所知的小行星带中陨石坑最多的天体。这就像发现了一个新世界。”

马塞特的合著者包括来自世界各地21个研究机构的合作者。

“暴力历史”

首席研究员领导的团队,皮埃尔从Laboratoire Vernazza d ‘Astrophyisque de在法国马赛,获得图像的帕拉斯使用球面仪器在欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT),一个数组的四个望远镜,每个8-meter-wide镜子,位于智利的山脉。在2017年和2019年，马塞特和他的同事们一次预定了四个望远镜中的一个，观察他们能否在离地球最近的轨道上捕捉到雅典娜的图像。

研究小组在两次观察中获得了11组图像，从不同的角度捕捉到转动的雅典娜。在整理了这些图像之后，研究人员生成了小行星形状的3D重建图，以及其两极的陨石坑地图，以及赤道地区的部分区域。

他们总共发现了36个直径超过30公里的陨石坑，大约是地球上希克苏鲁伯陨石坑直径的五分之一。6500万年前，希克苏鲁伯陨石坑的最初撞击可能导致恐龙灭绝。雅典娜的陨石坑似乎覆盖了这颗小行星表面至少10%的面积，正如研究人员在他们的论文中所述，这“暗示了剧烈的碰撞史”。

为了了解这段历史可能有多暴力，研究小组对雅典娜及其与小行星带其余部分在过去40亿年间的相互作用进行了一系列模拟——大约是太阳系的年龄。他们对谷神星和灶神星也做了同样的研究，考虑了每颗小行星的大小、质量和轨道特性，以及小行星带内物体的速度和大小分布。他们记录了每次模拟碰撞在雅典娜、谷神星或灶神星上产生的陨石坑，至少有40公里宽(与他们在雅典娜星上观察到的大多数陨石坑大小相同)。

他们发现，与谷神星或灶神星上同样大小的陨石坑相比，与一个小得多的物体碰撞可以在雅典娜上形成一个40公里长的陨石坑。因为小行星带中的小小行星比大小行星多得多，这意味着雅典娜小行星比其他两颗小行星更有可能经历高速撞击事件。

“雅典娜的碰撞次数是谷神星和灶神星的两到三倍，它倾斜的轨道直接解释了我们在其他两颗小行星上看不到的奇怪表面，”马塞特说。

一个支离破碎的家庭

研究人员从他们的图像中又发现了两个新发现:一个是小行星南半球的一个奇怪的亮点，另一个是沿小行星赤道的一个巨大的撞击盆地。

对于后一项发现，研究小组寻找可能导致如此大范围撞击的原因，估计撞击范围约为400公里宽。

他们模拟了沿赤道的各种撞击，还追踪了可能是从雅典娜星球表面雕刻出来的碎片，这些碎片在每次撞击后都喷射到太空中。

从他们的模拟,研究小组得出结论:大型撞击盆地可能碰撞的结果大约17亿年前由一个对象之间20到40公里宽,随后驱逐的小行星碎片进入太空,样式,碰巧,匹配一个家庭的碎片被观察到今天的小道后,帕拉斯。

“赤道开挖很可能与当前的片段,帕拉斯家族”说研究的合著者Miroslav Brož布拉格查尔斯大学天文研究所的。

至于在雅典娜的南半球发现的亮点，研究人员仍然不清楚它可能是什么。他们的主要理论是，该地区可能是一个非常大的盐矿床。通过对这颗小行星的三维重建，研究人员估计了雅典娜的体积，结合已知的质量，他们计算出雅典娜的密度不同于谷神星或灶神星，它可能最初是由水冰和硅酸盐的混合物形成的。随着时间的推移，随着小行星内部的冰融化，它很可能使硅酸盐水化，形成盐沉积，在撞击后可能会暴露出来。

支持这一假说的一个证据可能来自更靠近地球的地方。每年12月，天文爱好者都能看到一场名为“双子座”的流星雨，流星雨是小行星法厄同(Phaethon)的碎片，而法厄同被认为是雅典娜(Pallas)的逃逸碎片，最终进入了地球轨道。天文学家们早就注意到双子座流星雨中钠的含量范围，马塞特和他的同事们现在推测可能来自雅典娜的盐沉积。

马塞特说:“人们已经提出用非常小的、便宜的卫星去帕拉斯的任务。”“我不知道他们是否会发生，但他们可以告诉我们更多关于雅典娜的表面和亮点的起源。”

这项研究得到了美国国家航空航天局、法国国防部、法国马赛大学和欧盟“地平线2020”研究与创新项目的部分支持。