科學(xué)探索：著陸小行星“龍宮”，揭開其表面和軌道變化

這是從12英里（20公里）距離處拍攝的小行星“龍宮”的照片——它看起來灰暗而單調(diào)，不過近距離觀察會發(fā)現(xiàn)更多色彩。 [圖片來源：日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA），東京大學(xué)，高知大學(xué)，立教大學(xué)，名古屋大學(xué)，千葉理工學(xué)院，明治大學(xué)，會津大學(xué)，日本產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所，CC BY-SA]

2019年2月21日，我們擊中了一顆小行星。

確切地說，由日本宇航探索局（JAXA）設(shè)計制造和操作的隼鳥2號飛行器向近地小行星“龍宮”發(fā)射了一顆重5克的金屬彈丸；該小行星距地球3.5億公里，是一顆跨度1公里左右的陀螺狀天體。隼鳥2號收集了彈丸在擊中小行星表面后“濺起”的部分碎石，并安全地收集回飛船上。已于2019年11月離開“龍宮”的隼鳥2號，預(yù)計將于2020年年末飛掠地球并釋放載有樣本的返回艙，這些樣本將提供給世界范圍內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行詳細(xì)研究。

在最新發(fā)表于《科學(xué)》（Science）的文章中，隼鳥2號團(tuán)隊(duì)匯報了采樣過程中的觀察數(shù)據(jù)，以及通過“龍宮”表面的測量數(shù)據(jù)得到的關(guān)于它的演化信息。這些數(shù)據(jù)為我們揭示了這個宇宙旅行者的非凡過往：發(fā)源于主行星帶的“龍宮”在經(jīng)歷了短暫的繞日旅行后，最終到達(dá)我們身邊并成為一顆近地小行星。我是一名行星科學(xué)家，同時我著迷于（回答）為什么行星是我們所看到的樣子。更深入地了解“龍宮”出現(xiàn)在它目前所在位置的原因和過程，有助于我們建立有關(guān)太陽系形成和演化的綜合模型——其中包括類似“龍宮”這樣的最常見的碳基（C型）小行星。

豐富的過往

新論文顯示，“龍宮”部分區(qū)域“更藍(lán)”（“bluer”），而另一部分區(qū)域則“更紅”("redder")。這些術(shù)語與小行星表面顏色在可見光譜中的微妙變化有關(guān)。隼鳥2號團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，小行星赤道和兩極區(qū)域更藍(lán)，而中緯度地區(qū)則更紅。有趣的是，這一顏色差異可能與（小行星的）年齡有關(guān)，即與材料直接暴露在太空中的時間有關(guān)。這是由于裸露表面在太空風(fēng)化（即被小隕石、太陽風(fēng)和宇宙粒子轟擊）和太陽直接加熱的作用下會變暗變紅，其中后者是塑造“龍宮”如今面貌的主要原因。

隼鳥2號在距小行星表面一米左右的位置發(fā)射彈丸后，推進(jìn)器便將飛行器推離了小行星，同時一團(tuán)紅黑色沙礫和微粒從小行星表面揚(yáng)起后又落定下去。該任務(wù)小組的結(jié)論是，這些原本只出現(xiàn)在裸露巨石表面的沙礫，落在采樣點(diǎn)附近，并將采樣點(diǎn)從淺藍(lán)色變成了淺紅色。

該團(tuán)隊(duì)根據(jù)觀察到的現(xiàn)象總結(jié)出形成“龍宮”裸露部分的緯度條帶的一種可能，即因太陽加熱和太空風(fēng)化作用而變紅的部分，在該小行星微弱的引力作用下緩慢從地形相對較高的赤道和兩極區(qū)域，向地形較低的中緯度區(qū)域移動。運(yùn)動的結(jié)果是在赤道和兩極暴露出更“新鮮”、更藍(lán)的物質(zhì)，并在中緯度區(qū)域沉積了更紅的物質(zhì)。

其中最令我興奮的是，隼鳥2號團(tuán)隊(duì)根據(jù)對“龍宮”表面環(huán)形山的顏色和尺寸的分析，得出結(jié)論：在某段時間該小行星與太陽間的距離一定比現(xiàn)在更加接近。這能夠解釋小行星表面變紅部分的數(shù)量。借助兩種不同的模型計算環(huán)形山的年齡，該團(tuán)隊(duì)估計這種由太陽加熱導(dǎo)致的變紅過程出現(xiàn)在800萬年至30萬年前之間——從天文學(xué)的角度看這不過是一眨眼的功夫。

基于隼鳥2號收集到的環(huán)形山圖片，坑洞數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析表明，整個小行星表面的年齡似乎不超過1700萬年，比人們認(rèn)為的“龍宮”從主行星帶分離的時間——數(shù)億年到十億年以前——要晚得多。

以上，便是將一顆小金屬彈丸發(fā)射進(jìn)一顆不起眼的小行星這一看似簡單的動作所能夠揭示的關(guān)于小行星演化的詳細(xì)故事——從（小行星）形成，接著開始在太陽系內(nèi)部的旅程，到如今仍然持續(xù)塑造其表面形態(tài)的過程。我們能夠通過拜訪一顆小行星并觀察其表面收獲如此多的信息，這是很了不起的。那么明年，當(dāng)我們拿回樣本后又將了解到更多什么樣的信息呢？

作者：Paul K. Byrne

翻譯：張宇哲

審校：董子晨曦

引進(jìn)來源：The Conversation

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