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小行星16 Psyche可能不是科学家所期望的

发布2021年6月10日

亚利桑那大学的一项新研究发现,美国宇航局普赛克任务的目标小行星可能不像之前预测的那样金属含量或密度。

这颗被广泛研究的金属小行星名为16 Psyche,长期以来被认为是一颗在太阳系早期未能形成的小行星裸露的铁核。但亚利桑那大学领导的一项新研究表明,这颗小行星可能不像以前认为的那样金属含量或密度大,并暗示了一个非常不同的起源故事。

太空中的小行星

艺术家对16号小行星Psyche的概念。信用证:Maxar/ASU/P.Rubin/NASA/JPL-Caltech

科学家们对16颗心感兴趣,因为如果它的假定起源是真的,它将提供一个近距离研究暴露在外的行星核心的机会。美国宇航局计划于2022年发射其“灵魂”号任务,并于2026年抵达这颗小行星。

尤里佐纳大学本科生大卫·坎蒂洛是一本新著作的主要作者发表在行星科学杂志该研究认为16 Psyche是由82.5%的金属、7%的低铁辉石和10.5%的碳质球粒陨石组成,这些陨石可能是由其他小行星的撞击造成的。Cantillo和他的合作者估计,普赛克的体积密度——也被称为孔隙度,指的是它体内有多少空隙——约为35%。

这些估计不同于以往对16颗赛姬的成分的分析,当时研究人员估计它可能含有多达95%的金属,而且密度要高得多。

Cantillo说:“金属含量和体积密度的下降很有趣,因为这表明Psyche比之前认为的要更完善。”

与其说它是一个完整暴露的早期行星核心,不如说它更接近于一堆碎石,类似于另一颗被彻底研究过的小行星——Bennu。亚利桑那大学领导着NASA的OSIRIS-REx任务的科学任务团队,该任务从Bennu表面取回了一个样本,现在正在返回地球的途中。

坎蒂略说:“普赛克作为一堆碎石将是非常令人意外的,但我们的数据继续显示,尽管它的金属含量很高,但它的密度仍然很低。”

小行星16 Psyche大约有马萨诸塞州那么大,科学家估计它含有大约1%的小行星带物质。1852年,一位意大利天文学家首次发现了这颗小行星,这是迄今为止发现的第16颗小行星。

坎蒂洛说:“金属含量比人们想象的要低,这意味着这颗小行星可能与含有更常见的碳质球粒陨石的小行星发生碰撞,我们正在观察这些陨石沉积了一层表层。”。这也是美国宇航局黎明号宇宙飞船在小行星灶神星上观测到的。

据估计,小行星16 Psyche的价值为1万万亿美元(即1万美元,之后又是15个零),但新发现可能会使这颗富含铁的小行星略微贬值。

“这是第一篇对其表面内容设置特定限制的论文。早些时候的估计是一个良好的开端,但这使这些数字更加精确。

另一颗经过充分研究的小行星Bennu含有大量碳质球粒陨石物质,孔隙度超过50%,这是碎石堆的典型特征。

如此高的孔隙率在相对较小和低质量的物体中很常见,如Bennu,它只有帝国大厦那么大,因为一个微弱的引力场防止物体的岩石和巨石挤得太紧。但对于一个16普赛克大小的物体来说,如此多孔是出乎意料的。

坎蒂洛说:“研究暴露在外的星子核心的机会极为罕见,这就是为什么他们将宇宙飞船任务派往那里的原因。但我们的工作表明,16 Psyche比预期的有趣得多。”

过去对16个普赛克的成分的估计是通过分析其表面反射的阳光来完成的。光的模式与其他金属物体的模式相匹配。Cantillo和他的合作者通过在实验室中混合不同的材料并分析光照模式,直到它们与望远镜对小行星的观测结果相匹配,从而重建了16颗Psyche的表土——或松散的岩石表面材料。世界上只有少数几个实验室在实践这项技术,包括位于马里兰州的UArizona月球和行星实验室和约翰·霍普金斯应用物理实验室,坎蒂洛高中时在那里工作。

“我一直对太空感兴趣,”坎提洛说,他也是亚利桑那大学天文俱乐部的主席。“我知道天文学研究需要大量的计算机和观测,但我喜欢做更多的动手工作,所以我想以某种方式把我的研究与地质学联系起来。我主修地质学,辅修行星科学和数学。”

“大卫的论文是我们本科生所做的前沿研究工作的一个例子,”该研究的合著者、行星科学副教授维什努·雷迪(Vishnu Reddy)说。“这也是我实验室本科生、研究生、博士后研究员和工作人员之间合作努力的一个很好的例子。”

研究人员还认为,赛姬行星表面的碳质物质富含水分,所以他们下一步的工作是将地面望远镜和航天器任务的数据合并到其他小行星上,以帮助确定存在的水分数量。

参考:

DC坎蒂略,.”通过实验室可见近红外光谱约束小行星(16)Psyche的风化层成分”。行星科学杂志2.3(2021)。

资料来源:亚利桑那大学米卡拉·梅斯·凯利(Mikayla Mace Kelley)著。

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