“龙宫”啥颜色 “隼鸟”来揭秘—新闻—科学网

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  • 来源:中国科学院系统生物学重点实验室
5月8日出版的《科学》刊登了国际团队对隼鸟2号数据的最新研究结论,纬向颜色的变化表明,暴露于星体表面的物质是因太阳加热和/或空间风化而变红的。

近地小行星(162173) 龙宫 被认为是一个原始的碳质天体,含有水合矿物和有机分子,其运行轨道大多位于地球和火星之间。日本隼鸟2号曾于去年短暂着陆 龙宫 ,并在进行样本采集时,拍摄了高分辨率的图像和视频,令研究人员能对其岩石表面做近距离观察。

该研究负责人、东京大学地球和行星科学系的Tomokatsu Morota提到,小行星表面变红是由太阳短期强烈的加温所致,原因之一是 龙宫 运行轨道短暂地转向太阳。

两种颜色

龙宫 直径约1千米,赤道附近由于自转离心力而膨胀,形成类似算盘珠或陀螺的形状。它的表面布满碎石,有类似陨石坑的凹陷。隼鸟2号先前的观测显示, 龙宫 表面是由两种不同类型的物质组成的,一种颜色略为偏红,另一种稍微偏蓝。然而,这种颜色变异的原因仍然未知。

南京航空航天大学航天学院航天新技术实验室教授李爽在接受《中国科学报》采访时提到, 龙宫 是富含挥发性物质和有机物的C型小行星,与大约46亿年前地球诞生时的状态相近。因此,科学家希望通过分析采集到的 龙宫 样本,了解太阳系形成以及内行星的起源和演化,尤其是揭示生命起源。

Morota团队及合作者分析了隼鸟2号在 龙宫 表面进行的样本收集工作及其传回的数据。研究人员通过对着陆图像和对地表颜色的全面观察,研究了取样位置周围和整个 龙宫 表面的地层学特征。

隼鸟2号的推进器在着陆后立即 搅动 了由红色物质形成的暗细颗粒。研究人员提出,已识别的陨石坑与较红物质之间的地层关系表明, 龙宫 地表在较短时间内红变。

我们认为, 龙宫 以前曾在太阳附近经历过一次短暂的轨道漂移,导致其表面遭遇了更高温度的加热。这样短时间内的变红事件就可以得到解释。 Morota说, 这与C型小行星水蚀证据缺乏相吻合。

然而,太阳对 龙宫 的加热并不能解释全面观测所揭示的含水矿物的低丰度,因为 龙宫 上蓝色或较亮区域并没有经历过强烈的太阳加热,含水矿物的丰度也较低。

不过,幸运的是,采样点的光谱斜率和反照率的巨大局部变化表明,蓝色和红色成分都可能被隼鸟2号收集。研究人员预测,返回的样品将包含被太阳改变和未改变的混合物质,或有助于最终解开谜题。

探 星 之路

上述发现都要归功于隼鸟2号,以及它与 龙宫 数次短暂但具有历史意义的 亲密接触 。

重约600千克的隼鸟2号于2014年12月从日本鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射升空。2018年6月,隼鸟2号抵达 龙宫 附近预定位置,开始对其进行拍照观测,并投放了两个小型探测车以调查小行星表面的各种信息,选择最佳着陆位置。

观测发现, 龙宫 表面大部分区域布满碎石,远没有想象中平坦开阔,因此原定于当年10月下旬的着陆计划不得不推迟。 龙宫 项目主管、日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的Yuichi Tsuda表示,调查发现隼鸟2号可着陆范围的半径仅有3米左右,这是一个很大的挑战。

终于,在经历了1542天的太空旅行后,隼鸟2号于2019年2月22日首次短暂登陆距地球约3.4亿公里的 龙宫 ,顺利完成降落、发射弹丸撞击地表、收集样本和再度升空等一系列既定任务,在按计划采集样本后又飞回距小行星表面约20公里处的待机地点。

4月5日,隼鸟2号再次向 龙宫 表面发射铜球,制造了一个撞击坑,为采集小行星地下岩石样本做准备。负责撞击实验的东京大学地球与行星学系行星学家Seiji Sugita表示,隼鸟2号发射了一颗重约2千克的铜球,铜球以每秒2公里的速度撞击 龙宫 表面,轰出撞击坑。这也是人类探测器首次在小行星上制造撞击坑。

研究人员表示,此次制造出的撞击坑直径达10米,小行星内部物质在弹丸的撞击下四处飞散。7月11日,探测器再次短暂着陆 龙宫 ,并执行了采集小行星地下岩石样本的任务。小行星内部岩石未受太阳风和宇宙射线影响,分析这些岩石有助于进一步了解小行星的形成历史和太阳系的演化等。

最后,隼鸟2号于当年11月飞离 龙宫 ,计划于2020年底将采集到的小行星样本带回地球。

揭开 面纱

随着隼鸟2号不断传回数据,人们也开始越来越清晰地了解 龙宫 的面貌。

Morota表示,在着陆点周围有两种形态的亚米大小的圆石:不规则深色圆石和表面光滑的亮圆石。这些大卵石在10米大小的远程图像,以及小行星表面侦察车拍摄的更小范围图像中均能观察到。

在下降作业过程中拍摄的图像显示,明亮卵石的表面反射率也存在亚米级的不均匀性;许多岩石的边缘比平面表面更亮,这可能是由于巨石边缘的磨损率较高所致。而且,其中一块巨石似乎已经裂成两半,而破碎表面亮度是周围表面的1.5倍。研究人员认为,这是由于巨石内部部分暴露在边缘和破碎区域,这些观察表明,巨石表面通常因暴露于空间而变暗。

今年3月刊登在《科学》的研究称,通过观察新陨石坑,研究人员发现, 龙宫 的表面不是很坚固,更像沙子而不是岩石。这证实了它只有大约900万年的历史。之前对 龙宫 的研究表明,它的年龄可能在900万年或1.6亿年左右。

此外,Sugita团队还发现了 龙宫 含水的证据,且水主要存在于含水矿物中。 龙宫 只有以含水矿物形式存在的少量的水,而且卵石的光谱特性彼此非常相似。这表明它的母星非常均匀,而这需要加热机制脱水。 Sugita告诉《中国科学报》,这也与新研究提到的 龙宫 轨道漂移相一致。

相关论文信息:https://doi.org/10.1126/science.aaz6306

https://doi.org/10.1126/science.aaz1701

https://doi.org/10.1126/science.aaw0422

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