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“界限越来越模糊”:小行星和彗星可能比科学家此前认为的更相似

据外媒报道,正如任何曾经试图打扫房间的人所知道的那样,清除灰尘是一项艰难的工作。没有哪个表面能长期保持无尘状态。事实证明,太空也有些类似。太空中充满了行星际尘埃,地球在围绕太阳运行的过程中不断收集这些尘埃--在轨道上,在大气中,如果它足够大的话,在地面上就会成为微陨石。虽然标本可能不大,但事实证明,这种尘埃粒子正在改变科学家对小行星和彗星的概念,并足以重建太阳系历史中的整个场景。

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小行星和彗星是太阳系形成早期留下的原始天体,因此我们对它们的组成了解得越多,就越能知道它们在哪里形成。那些与彗星形成在同一区域的小行星往往在成分上与彗星更接近。试图打破小行星-彗星的连续性,并对小行星与彗星的相似程度进行分类,这就是Pierre Beck博士在法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学的SOLARYS项目中正在做的事情。

他解释说,官方登记的小行星大约有一百万个颗,但实际应该还有更多。“传统上,这些天体一直被认为是太阳系中最原始的。你可以看看这些成分,看看那里有什么,它们是如何被吸积的,以及它们在很久以前是如何形成的。”

形成地球或火星的类似原始材料经历了地质活动,并被热、压力和侵蚀等条件从根本上改变。“因此,最原始的天体不是以岩石的形式来到地球,而是以灰尘的形式,”他说。“虽然一年中来到地球的陨石的预期(数量)可能是5-6吨--但对于尘埃来说,它是4万吨。”

利用从我们平流层高处收集的行星际尘埃样本和来自南极洲等原始地点的微陨石, Beck博士正在使用一种新的红外光谱学方法,结合原子力显微镜来检查它们在微米尺度上的光谱和属性。

就像考古学家放置挖掘现场的文物一样,然后他可以将这些结果与太空中小行星的现有数据进行比较。“当你是一个地质学家,你发现了一块岩石,你有一个露头的地方,并试图在其背景下看到岩石,”Beck博士说。

11:31:07

化合物

利用红外激光在仅10-20微米的样品上的变化,他的团队第一次可以挑出硅酸盐矿物和有机化合物,而无需使用会扰乱材料的化学品。他们还在实验室中构建了更大的样品模型,以完善寻找的内容,从而用地面望远镜识别和分类小行星和彗星。

他们在尘埃中发现的是复杂的有机聚合物,富含碳氢化合物和氮、氧等元素,有时是氘(重水)。

“关于这些地外有机物是如何形成的,存在着很大的争议。”Beck博士说:“一种假设是,冰混合物被辐照,但在这种情况下,不同类型的冰混合物应该产生不同类型的有机物。”

研究这些样本的化学成分应该有助于他更多地了解小行星的起源以及D-型小行星的区别,D-型小行星是黑暗的、难以探测的天体,有些带有冰冷的内壁,它起源于木星周围及更远的地方,而冰冷的彗星。

“如果我们了解这一点,它将告诉我们外太阳系是由什么组成的,以及更多关于进入太阳系的最初的东西。”知道在哪里可以找到某些有机尘埃类型,甚至可以帮助未来的太空探测器。

“你可以把这些小行星中的一些视为燃料来源,”他说。如果有还原的有机化合物,它们可以作为能源的来源。

彗星

行星际尘埃中这种化合物的存在只是让科学家们怀疑小行星和彗星毕竟不一定那么不同的一件事。CASTRA项目的Jessica Agarwal博士认为也可能有其他原因的重叠。

利用欧空局研究67P/丘留莫夫-格拉西缅科彗星的罗塞塔号探测器和天文望远镜的数据,Agarwal博士和她在德国布伦瑞克技术大学的团队研究了彗星和小行星如何积极向太空排放物质。

她说:“我们的目标是更好地了解导致彗星和小行星表面和内部变化的过程。我们还希望更好地了解它们的原始性质,或者说它们在45亿年前是怎样的。”

Agarwal博士的团队利用来自罗塞塔号上几个仪器的数据,已经能够对67P彗星环境中的彗星尘埃的特性进行建模。他们发现,尘埃颗粒可能是微米级硅酸盐和亚微米级碳质成分的松散聚合体。

"我们还观察到从67P彗星出来的巨石大小的物质,来自表面的某些特定地方......巨石的‘喷泉’,"Agarwal博士解释道。

活跃的小行星

彗星并不是唯一发射物质的天体。以小行星288P为例。一颗所谓的活跃小行星会释放出灰尘,从远处看它就像一颗带着灰尘尾巴的彗星。

"288P的奇怪之处在于,它的核看起来是双倍的......最后,我想,也许它是一个双星?" Agarwal博士说。“我们不得不等了几年才从近处重新观察它,然后在2016年,我们得到了更多的哈勃时间,真正看到了它是两个组成部分。”

他们的测量结果确定,这颗首次被观测到的小行星是由两块大小相似的碎片组成的,相互绕行,相距100公里。“我们发现它是偶然的。我们不知道是否有更多类似的系统我们没有看到,”Agarwal博士说。

他们推测,这些小行星被太阳照射并开始旋转,当它们旋转得太快而无法保持在一起时,便一分为二。这对小行星之间的距离可能是由于从表面喷出的气体汽化,像火箭一样把一块石头推走。他们仍在试图找出导致尾巴的原因。

科学家们长期以来一直认为小行星主要是通过碰撞演变而来的,但是对于较小的小行星来说,快速旋转也有可能起到同样的作用。

他们的研究揭示了一系列活跃小行星,从那些有一次性爆发活动的小行星(仿佛来自撞击),到那些反复发射尘埃的小行星。

Agarwal博士说:“有一些过程或多或少地随机发生,触发了尘埃云的爆发。我们认为也许是快速旋转引发了山体滑坡或类似的事情。"

所有这些的结果是,彗星和小行星之间的区别可能更像是一个光谱,而不是一个硬性的分界线。

“这个界限越来越模糊了。在过去,我们认为小行星是岩石,彗星是冰的。但是现在我们看到,有的彗星几乎不活动......有的小行星则很活跃。”Agarwal博士说:“在这两类星体之间存在着比我们过去想象的更多的过渡。”

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