“界限越來越模糊”:小行星和彗星可能比科學家此前認為的更相似

據外媒報道,正如任何曾經試圖打掃房間的人所知道的那樣,清除灰塵是一項艱難的工作。沒有哪個表面能長期保持無塵狀態。事實證明,太空也有些類似。太空中充滿了行星際塵埃,地球在圍繞太陽運行的過程中不斷收集這些塵埃–在軌道上,在大氣中,如果它足夠大的話,在地面上就會成為微隕石。雖然標本可能不大,但事實證明,這種塵埃粒子正在改變科學家對小行星彗星的概念,並足以重建太陽系歷史中的整個場景。

Comet-67P-777x618.jpg

小行星和彗星是太陽系形成早期留下的原始天體,因此我們對它們的組成了解得越多,就越能知道它們在哪裡形成。那些與彗星形成在同一區域的小行星往往在成分上與彗星更接近。試圖打破小行星-彗星的連續性,並對小行星與彗星的相似程度進行分類,這就是Pierre Beck博士在法國格勒諾布爾-阿爾卑斯大學的SOLARYS項目中正在做的事情。

他解釋說,官方登記的小行星大約有一百萬個顆,但實際應該還有更多。“傳統上,這些天體一直被認為是太陽系中最原始的。你可以看看這些成分,看看那裡有什麼,它們是如何被吸積的,以及它們在很久以前是如何形成的。”

形成地球或火星的類似原始材料經歷了地質活動,並被熱、壓力和侵蝕等條件從根本上改變。“因此,最原始的天體不是以岩石的形式來到地球,而是以灰塵的形式,”他說。“雖然一年中來到地球的隕石的預期(數量)可能是5-6噸–但對於塵埃來說,它是4萬噸。”

利用從我們平流層高處收集的行星際塵埃樣本和來自南極洲等原始地點的微隕石, Beck博士正在使用一種新的紅外光譜學方法,結合原子力顯微鏡來檢查它們在微米尺度上的光譜和屬性。

就像考古學家放置挖掘現場的文物一樣,然後他可以將這些結果與太空中小行星的現有數據進行比較。“當你是一個地質學家,你發現了一塊岩石,你有一個露頭的地方,並試圖在其背景下看到岩石,”Beck博士說。

11:31:07

化合物

利用紅外激光在僅10-20微米的樣品上的變化,他的團隊第一次可以挑出硅酸鹽礦物和有機化合物,而無需使用會擾亂材料的化學品。他們還在實驗室中構建了更大的樣品模型,以完善尋找的內容,從而用地面望遠鏡識別和分類小行星和彗星。

他們在塵埃中發現的是複雜的有機聚合物,富含碳氫化合物和氮、氧等元素,有時是氘(重水)。

“關於這些地外有機物是如何形成的,存在着很大的爭議。”Beck博士說:“一種假設是,冰混合物被輻照,但在這種情況下,不同類型的冰混合物應該產生不同類型的有機物。”

研究這些樣本的化學成分應該有助於他更多地了解小行星的起源以及D-型小行星的區別,D-型小行星是黑暗的、難以探測的天體,有些帶有冰冷的內壁,它起源於木星周圍及更遠的地方,而冰冷的彗星。

“如果我們了解這一點,它將告訴我們外太陽系是由什麼組成的,以及更多關於進入太陽系的最初的東西。”知道在哪裡可以找到某些有機塵埃類型,甚至可以幫助未來的太空探測器。

“你可以把這些小行星中的一些視為燃料來源,”他說。如果有還原的有機化合物,它們可以作為能源的來源。

彗星

行星際塵埃中這種化合物的存在只是讓科學家們懷疑小行星和彗星畢竟不一定那麼不同的一件事。CASTRA項目的Jessica Agarwal博士認為也可能有其他原因的重疊。

利用歐空局研究67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星的羅塞塔號探測器和天文望遠鏡的數據,Agarwal博士和她在德國布倫瑞克技術大學的團隊研究了彗星和小行星如何積極向太空排放物質。

她說:“我們的目標是更好地了解導致彗星和小行星表面和內部變化的過程。我們還希望更好地了解它們的原始性質,或者說它們在45億年前是怎樣的。”

Agarwal博士的團隊利用來自羅塞塔號上幾個儀器的數據,已經能夠對67P彗星環境中的彗星塵埃的特性進行建模。他們發現,塵埃顆粒可能是微米級硅酸鹽和亞微米級碳質成分的鬆散聚合體。

“我們還觀察到從67P彗星出來的巨石大小的物質,來自表面的某些特定地方……巨石的‘噴泉’,”Agarwal博士解釋道。

活躍的小行星

彗星並不是唯一發射物質的天體。以小行星288P為例。一顆所謂的活躍小行星會釋放出灰塵,從遠處看它就像一顆帶着灰塵尾巴的彗星。

“288P的奇怪之處在於,它的核看起來是雙倍的……最後,我想,也許它是一個雙星?” Agarwal博士說。“我們不得不等了幾年才從近處重新觀察它,然後在2016年,我們得到了更多的哈勃時間,真正看到了它是兩個組成部分。”

他們的測量結果確定,這顆首次被觀測到的小行星是由兩塊大小相似的碎片組成的,相互繞行,相距100公里。“我們發現它是偶然的。我們不知道是否有更多類似的系統我們沒有看到,”Agarwal博士說。

他們推測,這些小行星被太陽照射並開始旋轉,當它們旋轉得太快而無法保持在一起時,便一分為二。這對小行星之間的距離可能是由於從表面噴出的氣體汽化,像火箭一樣把一塊石頭推走。他們仍在試圖找出導致尾巴的原因。

科學家們長期以來一直認為小行星主要是通過碰撞演變而來的,但是對於較小的小行星來說,快速旋轉也有可能起到同樣的作用。

他們的研究揭示了一系列活躍小行星,從那些有一次性爆發活動的小行星(彷彿來自撞擊),到那些反覆發射塵埃的小行星。

Agarwal博士說:“有一些過程或多或少地隨機發生,觸發了塵埃雲的爆發。我們認為也許是快速旋轉引發了山體滑坡或類似的事情。”

所有這些的結果是,彗星和小行星之間的區別可能更像是一個光譜,而不是一個硬性的分界線。

“這個界限越來越模糊了。在過去,我們認為小行星是岩石,彗星是冰的。但是現在我們看到,有的彗星幾乎不活動……有的小行星則很活躍。”Agarwal博士說:“在這兩類星體之間存在着比我們過去想象的更多的過渡。”