“隼鳥2號”收集的古老小行星樣本被證明是迄今所見的最原始的地外材料

據CNET報道,當日本的“隼鳥2號”航天器在2020年12月將其寶箱中的小行星樣本拋向地球時,引導樣本回家的科學家和工程師們爆發出了熱烈的掌聲。在對有46億年歷史的小行星“龍宮”( Ryugu )進行了8年的任務之後,這顆古老的岩石的碎片終於被送往地球。現在,大約18個月後,這個箱子已經被打開,它的“寶物”被進行了全面的科學分析。日本航天局(JAXA)預感到,“隼鳥2號”樣品艙內的珍貴材料將具有巨大的科學價值 — 而初步的化學分析表明該機構的樣品是多麼了不起。

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在6月9日發表在《科學》雜誌上的一項研究中,JAXA科學家對從“龍宮”回收的樣品返回地球後進行了首次深入評估。

“我們發現‘龍宮’擁有有史以來最新鮮的CI球粒隕石,”JAXA負責初步樣品分析的首席科學家Shogo Tachibana說。這意味着從“龍宮”回收的材料是人類在地球上所能分析的最原始的材料。它們提供了一個通往太陽系非常早期的門戶,當時太陽是一顆年輕的恆星,行星也只是剛剛開始形成。儘管周四發布的研究是了解“龍宮”的一個重要里程碑,但它僅僅是理解太陽系和我們在其中的地位的第一步。

日本的“隼鳥2號”任務於2014年發射,踏上了從小行星“龍宮”採集樣本的旅程。這顆小行星屬於我們太陽系中最常見的類別,即C型(碳質)岩石小行星,其形狀像一個旋轉的陀螺。它圍繞太陽的軌道存在於火星之外。一些科學家認為這些類型的小行星為地球輸送了生命的原材料,這就是為什麼JAXA想要調查龍宮並從其表面偷取一些岩石。

經過四年的旅程,隼鳥2號與太空岩石會合,然後在2019年,該航天器在小行星上進行了兩次短暫的接觸,收集了樣品並將其儲存在一個專門的樣品艙中。該樣本艙於2020年在澳大利亞內陸地區着陸,此後其珍貴的貨物一直被精心管理。

對“龍宮”的兩次着陸從小行星的表面和地下獲取了5.4克的材料。這些材料是以小卵石和岩石的形式出現的,大小不一,最高約為0.4英寸。6月9日發布的研究報告取了極少量的樣本–約佔總數的2%–來研究這顆小行星的化學和結構,並得出一些關於它如何在其生命中形成和轉變的結論。這樣做需要強大的電子顯微鏡和光譜儀的使用,光譜儀可以根據物體反射光線的方式提供物體中存在的化學物質的細節。

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科學家們得出結論,“龍宮”很可能是在早期太陽系的一塊巨大的太空岩石被撞碎后形成的。被噴出的物質最終形成了我們所知道的旋轉頂小行星–“龍宮”。根據分析,這次撞擊可能發生在太陽系形成后的200萬到400萬年左右。根據這些樣本被水改變的方式,科學家們認為它們來自太陽系形成后的大約500萬年。

Tachibana說:“一切都發生在太陽系形成的非常、非常早期的時間。”

為什麼隕石很重要

要了解這些樣本的重要性,最好是看一下落到地球上的岩石碎片。科學家稱這些為”隕石”。隕石可以根據其組成和化學成分被分為不同的組別。科學家們見過的最罕見的隕石類型被稱“CI球粒隕石” — 自19世紀以來,我們只見過五塊這一類的隕石落在地球上。其中最著名的是1864年發生在法國的Orgueil墜落事件。

英國自然歷史博物館礦物和行星科學部的領導科學家Ashley King說:“與其他隕石群不同,CI球粒隕石的化學成分沒有進化或修改,它們可以告訴我們關於太陽系的最初組成。”

簡而言之,CI球粒隕石是研究人員所發現的最原始的岩石。它們來自太陽系剛剛開始形成的時代。但是到達地球的岩石被我們的大氣層和到達地面的旅程所改變。當它們進入大氣層時,它們被加熱,形成新的礦物和化學物質,然後,當它們降落時,它們被濕度和與水的相互作用所改變。

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這一直是隕石學家,即專門研究隕石的科學家們的一個難題,因為–直到“龍宮”–研究人員還沒有能力知道一顆小行星的化學成分到底是什麼。JAXA的分析改變了這一切,它讓一些隕石科學家感到震驚。

西澳大利亞科廷大學的行星科學家Gretchen Benedix指出:“我現在基本上停留在對這項研究的敬畏中,並且發現很難用正常的語言來表達,為未來的研究提供這種類型的隕石的來源是多麼有趣和重要。”

總而言之,科學家們現在可以接觸到我們太陽系最早的時代,對未來研究的影響是深刻的JAXA的科學家們探索了一塊從未到達過地球的隕石,因此從未被我們星球上的條件所改變。這是一個不朽的成果。

King說:“龍宮樣本是目前可供研究的化學性質最原始的地外材料,並將導致我們對行星系統的起源和演變的理解取得新的突破。 ”

對於JAXA的科學家來說,這第一篇論文僅僅是一個開始。在接下來的幾個月里,預計關於“龍宮”樣本的更多細節將被揭示出來,揭開關於這塊岩石的磁性、它是如何被空間風化影響以及它暴露在太陽風和宇宙射線下的細節。

但不僅僅是JAXA對“龍宮”感興趣。美國宇航局(NASA)在2021年12月獲得了10%的返回樣本,並將對這些樣本進行自己的分析,希望將這一發現與他們自己的小行星樣本返回任務Osiris-Rex進行比較,後者在2020年訪問了小行星Bennu。該任務預計將於明年9月將樣本送回地球。

等待科學家們發現的是什麼?可能性是無窮的。就在本周,報道稱JAXA還在龍宮發現了氨基酸–“生命的組成部分”。關於“龍宮”的氨基酸的完整科學報告尚未發布,但這一發現增加了有機化合物可能已經從外太空運送到地球的概念。

隨着科學家對來自“龍宮”和Bennu的樣本的研究,科學家們對太陽系歷史上最早的時間的模糊認識將逐漸成為焦點。