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遥感数据揭示了小行星龙宫是何时以及如何失去水分的

最新研究表明,日本隼鸟2号宇宙飞船最近访问过一颗名为“碎石堆”的近地小行星“龙宫”(Ryugu)上的岩石在聚集形成这颗小行星之前,似乎已经失去了大部分水分。

上个月,日本“隼鸟2号”从一颗名为“龙宫”的近地小行星上带回了一些岩石。虽然对这些返回的样本的分析刚刚开始,研究人员正在使用来自宇宙飞船其他仪器的数据来揭示这颗小行星过去的新细节。

在《自然天文学》上发表的一项研究中,研究人员解释了为什么龙宫小行星不像其他一些小行星那样富含含水矿物质。研究表明,琉球形成的远古母体很可能在琉球形成之前的某种加热事件中已经干燥,这使得琉球本身比预期的要干燥。

布朗大学(Brown University)的行星科学家、该研究的合著者拉尔夫·米利肯(Ralph Milliken)说:“我们正在努力了解的一件事是,太阳系早期的水分布情况,以及这些水可能是如何到达地球的。”“含水小行星被认为在其中发挥了作用,所以通过近距离研究龙骨并返回其样本,我们可以更好地了解这类小行星上含水矿物质的丰富程度和历史。”

米利肯说,选择龙宫作为目的地的原因之一是它属于一类深色的小行星,被怀疑含有含水矿物质和有机化合物。这些类型的小行星被认为可能是地球上发现的黑色、含水和碳的陨石(称为碳质球粒陨石)的母体。这些陨石已经在世界各地的实验室里进行了几十年的详细研究,但它不可能确定一个给定的碳质球粒陨石可能来自哪颗小行星。

隼鸟二号的任务是首次直接从这些有趣的小行星中收集样本并返回地球。但是隼鸟2号对“龙宫”的观测表明,它可能不像科学家最初预期的那样富含水分。关于龙宫是如何以及何时失去一部分水,存在着几种不同的观点。  

琉球是一堆碎石,是由重力把松散的岩石聚集在一起。科学家们认为,这些小行星很可能是在更大、更坚固的小行星在一次大的撞击事件中破裂后遗留下来的碎片形成的。因此,今天在龙宫上看到的水的特征很可能是一颗以前富含水的母小行星由于某种加热事件而干涸的残余。但也有可能是龙宫在一次灾难性的破坏和重建后变成了碎石堆。还有一种可能是,龙宫过去有过几次近距离自转,这可能使其温度升高并使其表面干燥。

隼鸟2号飞船上的设备可以帮助科学家确定哪种情况更有可能发生。在2019年与“龙宫”会合时,隼鸟2号向这颗小行星的表面发射了一枚小型弹丸。撞击产生了一个小陨石坑,并暴露了埋在地下的岩石。利用能够探测含水矿物的近红外光谱仪,研究人员可以将地表岩石的含水量与地下岩石的含水量进行比较。

数据显示,地下水的特征与最外层的特征非常相似。这一发现与龙宫母体已经干燥的观点相一致,而不是龙宫表面被太阳晒干的说法。

Milliken说:“你可以预期太阳的高温热量主要发生在地表,而不会穿透到地下。”“但我们看到的是,龙宫的表面和地下非常相似,水含量都相对较低,这让我们回到了龙宫母体被改变的想法。”

然而,研究人员说,还需要做更多的工作来证实这一发现。例如,从地下挖掘出来的粒子的大小可能会影响光谱仪测量结果的解释。

“出土材料的颗粒尺寸可能比表面的要小,”布朗大学的高级研究员和研究合著者Takahiro Hiroi说。“这种颗粒大小效应可以使它看起来比表面上的粗颗粒更暗、更红。利用遥感技术很难排除粒度效应。”

幸运的是,该任务并不局限于远程研究样本。自从隼鸟二号于去年12月成功将样本送回地球后,科学家们将对龙宫进行更近距离的观察。其中一些样品可能很快就会送到位于布朗的美国宇航局反射率实验实验室(RELAB),该实验室由Hiroi和Milliken运营。

Milliken和Hiroi表示,他们期待看到实验室分析是否能证实该团队的遥感结果。

米利肯说:“这是采样的双刃剑。”“我们利用遥感数据做出的所有假设都将在实验室中进行测试。这非常令人兴奋,但也可能有点伤脑筋。”有一件事是肯定的,我们肯定会了解更多关于陨石和它们的母小行星之间的联系。”

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:https://www.brown.edu/news/2021-01-05/ryugu