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本努小行星出现神秘粒子喷射现象!科学家:有待样本帮助揭开谜底

2019-12-08 08:53 前瞻网   
本努小行星出现神秘粒子喷射现象!科学家:有待样本帮助揭开谜底

本努小行星的表面正在向外喷射粒子,这张在1月6日拍摄的图片是由两张照片结合而成的,这两张照片均由NASA OSIRIS-REx航天器的NavCam 1成像仪拍摄。其中一张图片是短曝光图像(1.4 ms),清晰地显示了小行星外形,另一张图片是长时间曝光图像(5秒),清楚地显示出正在向外喷射的粒子。照片的合成过程也使用了其他图像处理技术,比如对每一个图层的亮度和对比度都进行调整。来源:NASA/Goddard/University of Arizona/Lockheed Martin

在NASA的OSIRIS-REx宇宙飞船抵达本努(Bennu)小行星不久之后,该任务的科学团队获得了一个意外的发现,这个发现表明这颗小行星可能依然处于活跃状态,或者正在持续地向太空发射粒子。目前正在对本努小行星进行的研究,以及终将会返回地球的小行星样本,可能会有助于解释为什么本努小行星会出现这种有趣的现象。

在OSIRIS-REx航天器首次绕本努小行星运行一周之后,1月6日,OSIRIS-REx团队首次在航天器的导航摄像机图像中观察到了粒子喷射事件。乍一看,这些粒子似乎是小行星背景里的恒星,但经过仔细观察之后,研究小组意识到原来是这颗小行星正在从其表面向太空中喷射物质。在确定这些粒子不会危及航天器的安全之后,任务开始进行专门的观测,以便全面记录这些粒子活动。

图森市亚利桑那大学的OSIRIS-REx首席研究员丹蒂·洛雷塔(Dante Lauretta)说:“本努小行星给了我们很多惊喜,但这些喷射粒子特别激起了我们的好奇心,过去几个月,我们一直在研究这个神秘现象。这是一个了解小行星行为方式的好机会。”

在研究了观测结果后,任务团队在12月6日的一篇科学论文中公布了他们的发现。研究小组在1月6日、19日和2月11日观察到三次最大规模的粒子喷射事件,这些事件都在本努小行星表面的不同位置发生。第一个喷射事件起源于小行星的南半球,第二个和第三个事件发生在小行星赤道附近,而这三个事件都发生在本努小行星的傍晚时分。

研究小组发现,这些粒子从小行星表面喷射出来之后,要么会绕着本努小行星短暂地运行一段时间然后落回小行星表面,要么就逃逸进入太空。观测到的这些粒子以每秒10英尺(3米)的速度移动,大小从小于1英寸到4英寸(10厘米)不等。在1月6日的最大规模粒子活动中,任务团队大约观察到有200个粒子。

研究小组调查了各种可能会导致这些粒子喷射事件的机制,并将潜在原因缩小到三个:流星撞击、热应力压裂和水蒸气释放。

流星撞击在本努小行星附近的深空很常见,这些太空岩石的小碎片有可能会在OSIRIS-REx航天器没看到的地方击中本努,用撞击产生的动量撞出这些松散的粒子。

同时,研究小组认为,热应力压裂也不乏为另一种合理的解释。本努小行星的表面温度在其4.3小时的旋转周期内会发生剧烈的变化。小行星的夜晚温度很低,但小行星的表面会在下午显著变暖,而这正是三个大型粒子事件发生的大致时间。由于温度的变化,岩石可能开始破裂,最终可能会导致粒子从小行星表面喷射出来。这个循环就被称为热应力压裂。

水蒸气同样也可以解释这种小行星活动。当本努的锁水粘土被加热时,黏土就会开始向外释放水蒸气并产生压力。黏土中的水分向外释放的时候,岩石的裂缝和孔洞很有可能会积聚压力,小行星表面就可能会被扰动,导致粒子向外喷射。

但大自然的事并不总是这么简单。论文的合作者、NASA喷气推进实验室高级研究科学家史蒂夫·切斯利(Steve Chesley)说:“起作用的潜在机制也许不止一种,例如,热破裂可以将小行星的表面‘切割’成小块,使流星撞击更容易将小块卵石撞出太空。”

如果热应力压裂和流星撞击是这些粒子喷发事件的原因的话,那么这种现象很可能会发生在所有的小行星上,因为其他小行星上都会存在这些机制。然而,如果水蒸气释放是这些粒子喷射事件的原因的话,那么含有含水矿物的特定小行星才会有这种现象,比如本努小行星。

在收集样本被带回地球进行研究之后,本努小行星的活动将会变得更加清晰。在小行星上,许多被喷射出去的粒子都小到足以被宇宙飞船的采样方式收集,这意味着返回地球的小行星样品很可能包含一些被喷射出去之后落回小行星的物质。虽然科学家们很难判断出一个特定粒子是否有被抛出过小行星,然而几乎可以肯定的是,即使粒子喷射现象仍然成谜,这些小行星样本也会增加我们对小行星的认识,以及理解小行星物质和地球物质相似和不同的地方。

小行星样品采集时间定于2020年夏季,这些小行星样品将于2023年9月返回到地球。

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责任编辑: 4041WCHEN

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