黑暗、干旱又古老的“龙宫”小行星_风闻

原创：牧夫天文

翻译：陆寅枫

校译：陈艳玲 华子乾  田程偲 汪荣鑫

编排：胡暖暖

原文链接：

https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/hayabusa-2-asteroid-ryugu-young-dark-dry/

隼鸟2号发现了小行星“龙宫”的一些意料之外的特征。简单来说，它干燥的表面可能会对当今有关地球上水的来源的理论提出质疑。

隼鸟2号上搭载的光学导航相机(Optical Navigation Camera)于2018年6月26日拍摄的“龙宫”小行星。Credit: JAXA/University of Tokyo and collaborators

最近，两项小行星探索任务正在有条不紊地进行着。一项是NASA的OSIRIS-Rex，其探索目标是小行星101955（又称贝努），而另一项则是日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）的隼鸟2号(はやぶさ２)，它的探索目标为小行星162173(又称龙宫)。与贝努一样，龙宫的表面布满了直径数米的石块，这会给探测器收集样本的任务带来不少麻烦。

图片中红色轨道便是龙宫的轨道。白色轨道为另一颗名为糸川的小行星的轨道，糸川是隼鸟1号的研究目标。Credit: JAXA

尽管OSIRIS-REx的团队现在仍在计划着探测器的着陆，隼鸟2号已先其一步成功将3台小着陆器部署在了小行星表面，并在着陆过程中拍摄了大量龙宫小行星的照片，探测器本体也已经完成了三次着陆中的第一次。着陆时，探测器伸出了一个样本收集装置——一个一米长的机械臂，末端安装有一个类似于金属罐的物体。当金属罐距离小行星表面足够近时，机械臂中的一个特殊装置会向地面射出一颗钢珠，钢珠的冲击会扬起一些表层土，其中的一些就会落在金属罐内。本月早些时候，研究团队发布了第一次尝试的录像画面。可以看到实际操作中，钢珠扬起了周围半米内的石块和尘土，这个效果好于研究人员的预期，所以他们也期待着可以收集到比计划更多的样本。

2月22日隼鸟2号的短暂着陆与样本收集，机载相机拍摄。Credit: JAXA

不过，我们并不知道隼鸟2号到底收集到了多少样本，因为它并没有称重或是其他估计样本舱内样本量的机制。“这样做是为了让探测器在返回地球前能一直吊足大家的胃口”，JAXA的项目经理Yuichi Tsuda打趣道，“样本舱是隼鸟2号的旅游纪念礼品盒。”

龙宫和贝努：既相似又不同

龙宫与贝努的外形非常相似，在图片中很难将它们分清。因为它们都是由大小不一的石块在引力的作用下聚集而形成的，所以它们都被称为“碎石堆小行星”，这些碎石块很可能是太阳系形成初期较大的小行星碰撞后的产物。它们的密度较低，因此内部充满空隙，就像瑞士芝士一样。并且，它们都有着像陀螺一样的形状，高速的自转使得它们在赤道附近隆起。不过贝努的自转在逐渐变快，而龙宫似乎有减慢的趋势，其原因暂不可知。龙宫现在的自转周期是7.6小时，但研究团队认为在过去某个时候，它的自转周期不足3.5小时，那陀螺般的形状也一定是在那时形成的。

龙宫的大小，直径约为900米。从左到右依次是龙宫，东京晴空塔，糸川(小行星25143，隼鸟1号的探测目标)，东京铁塔。Credit: JAXA

两个小行星在年龄上也相差甚远。贝努的年龄据估计在一千万至一亿年之间，但龙宫一定是在一千万年之内形成的。

龙宫相比贝努要暗很多，因为龙宫平均反射的光大约只有贝努的一半，2%的反照率让龙宫成为太阳系已知的最暗的天体之一。龙宫的表面颜色与主小行星带中的两个小行星群——Polana和Eulalia——相似，所以龙宫很可能起源于这两个小行星群中的一个。

另一个意料之外的不同是研究人员在这两颗小行星上发现的含水量。尽管两个小行星上都有水合矿物，但是龙宫比研究人员预料的要干燥得多，这也意味着原先组成龙宫的那些碎石块所来自的小行星也很干燥。这与贝努的情况大相径庭，贝努富含羟基，羟基由氢原子和氧原子组成，并且可能与黏土矿物有关，这也暗示着贝努过去曾经与水有相互作用。

为什么这两颗小行星含水量如此不同？这个问题的答案对解释地球上水从何而来也是至关重要的。当今的太阳系形成理论通常都假设地球上绝大部分的水来自于陨石和彗星，并且这些陨石和彗星都来自主小行星带或是太阳系外围区域。然而这次在地球附近发现如此干燥的小行星，意味着模型可能需要做一些相应的调整。

隼鸟2号上搭载的可见光照相机与近红外光谱仪确认了龙宫高度缺水的事实。Credit: 2019 Seiji Sugita el al., Science

下一步，开炮！

隼鸟2号任务的下一步听上去可能并不怎么高科技，但无论如何一定是非常壮观的。在4月5日，探测器将会朝龙宫发射一颗2.5千克的“炮弹”，这样做旨在给龙宫表面创造一个人造陨石坑。研究团队已经选好了地点，他们希望制造一个半径至少5米，深度1米的陨石坑。通过这次轰击，研究团队将研究小行星是如何对撞击做出反应的，这将帮助他们更好地理解龙宫的历史和演变。当然，如果有朝一日某颗小行星不巧地朝地球飞来时，轰击的数据也能帮助科学家更好地研究对策。

轰击造成的陨石坑能让科学家一窥地表以下的部分。在轰击两周后，隼鸟2号会进行第二次着陆，这次会着陆在陨石坑的最深处，并且在那收集更多样本。隼鸟2号将在今年年底开始它为期一年的归家之旅。

『天文时刻』 牧夫出品

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自1998年以来，国际空间站上的宇航员们共进行了214次太空行走，其中美国161次，俄罗斯53次。Credit: NASA