科學探索：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，不過近距離觀察會發(fā)現更多色彩。 [圖片來源：日本宇宙航空研究開發(fā)機構（JAXA），東京大學，高知大學，立教大學，名古屋大學，千葉理工學院，明治大學，會津大學，日本產業(yè)技術綜合研究所，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的實驗室進行詳細研究。

在最新發(fā)表于《科學》（Science）的文章中，隼鳥2號團隊匯報了采樣過程中的觀察數據，以及通過“龍宮”表面的測量數據得到的關于它的演化信息。這些數據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”在經歷了短暫的繞日旅行后，最終到達我們身邊并成為一顆近地小行星。我是一名行星科學家，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”出現在它目前所在位置的原因和過程，有助于我們建立有關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”（“bluer”），而另一部分區(qū)域則“更紅”("redder")。這些術語與小行星表面顏色在可見光譜中的微妙變化有關。隼鳥2號團隊發(fā)現，小行星赤道和兩極區(qū)域更藍，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，即與材料直接暴露在太空中的時間有關。這是由于裸露表面在太空風化（即被小隕石、太陽風和宇宙粒子轟擊）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，推進器便將飛行器推離了小行星，同時一團紅黑色沙礫和微粒從小行星表面揚起后又落定下去。該任務小組的結論是，這些原本只出現在裸露巨石表面的沙礫，落在采樣點附近，并將采樣點從淺藍色變成了淺紅色。

該團隊根據觀察到的現象總結出形成“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。運動的結果是在赤道和兩極暴露出更“新鮮”、更藍的物質，并在中緯度區(qū)域沉積了更紅的物質。

其中最令我興奮的是，隼鳥2號團隊根據對“龍宮”表面環(huán)形山的顏色和尺寸的分析，得出結論：在某段時間該小行星與太陽間的距離一定比現在更加接近。這能夠解釋小行星表面變紅部分的數量。借助兩種不同的模型計算環(huán)形山的年齡，該團隊估計這種由太陽加熱導致的變紅過程出現在800萬年至30萬年前之間——從天文學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，坑洞數據統(tǒng)計分析表明，整個小行星表面的年齡似乎不超過1700萬年，比人們認為的“龍宮”從主行星帶分離的時間——數億年到十億年以前——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于小行星演化的詳細故事——從（小行星）形成，接著開始在太陽系內部的旅程，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

引進來源：The Conversation

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