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NASA欧西里斯号OSIRIS-Rex探测器的最新研究:“贝努”是颗含有生命成分的古老小行星

比帝国大厦更高也更宽的近地小行星贝努(Bennu),是未来150年内最有可能撞击地球的已知小行星。自2018年底,欧西里斯号探测器就绕行着这颗小行星进行详细调查

比帝国大厦更高也更宽的近地小行星贝努(Bennu),是未来150年内最有可能撞击地球的已知小行星。自2018年底,欧西里斯号探测器就绕行着这颗小行星进行详细调查,揭开它的神秘面纱。 PHOTOGRAPHY BY NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA

在这幅利用红外光谱技术所绘制出的贝努小行星全球地图上,特别醒目的区域表示富含碳元素,像是有机分子和碳酸盐矿物(红色)。一些巨石上的纹理显示在太阳系形成初期,贝努

在这幅利用红外光谱技术所绘制出的贝努小行星全球地图上,特别醒目的区域表示富含碳元素,像是有机分子和碳酸盐矿物(红色)。一些巨石上的纹理显示在太阳系形成初期,贝努的母体小行星曾有水流动。 MAP BY SIMON ET AL., SCIENCE (2020)

艺术家绘制的想像图:美国航太总署欧西里斯号太空船即将从贝努小行星表面采集样本。 ILLUSTRATION BY NASA/GODDARD/UNIVERSITY

艺术家绘制的想像图:美国航太总署欧西里斯号太空船即将从贝努小行星表面采集样本。 ILLUSTRATION BY NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA

名为「夜莺」的采样地点相当危险,在照片中央矗立着一颗高三层楼高、宽14公尺的巨石,科学家为它取名为「厄运山」( Mt. Doom)。 PHOTOGRAPH BY

名为「夜莺」的采样地点相当危险,在照片中央矗立着一颗高三层楼高、宽14公尺的巨石,科学家为它取名为「厄运山」( Mt. Doom)。 PHOTOGRAPH BY NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA (MOSAIC OF 55 IMAGES) 

在一次测试中,欧西里斯号探测器的采样臂降落在靠近贝努表面之处。 「一触即走」的采样目标是钻探并收集至少数10克至2公斤的样本。 PHOTOGRAPH BY NA

在一次测试中,欧西里斯号探测器的采样臂降落在靠近贝努表面之处。 「一触即走」的采样目标是钻探并收集至少数10克至2公斤的样本。 PHOTOGRAPH BY NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:MICHAEL GRESHKO 编译:邱彦纶):美国航太总署(NASA)欧西里斯号(OSIRIS-Rex)探测器的最新研究结果为即将展开的采样行动更添刺激。

从远处观察贝努小行星,它就像是一个漂浮在太空中、宽约500公尺的旋转陀螺。美国航太总署的欧西里斯号探测器预定在10月20日在小行星表面进行采样行动,这让科学家有机会对小行星进行近距离的观察。最新的观测结果显示,贝努小行星的地形和起源比科学家所能想像的还要更加复杂多样。

欧西里斯号团队在10月8日出刊的《科学》(Science)与《科学进展》(Science Advances)期刊上发表了六篇论文,介绍探测器自2018年抵达贝努小行星后所收集到的最新高解析度测绘数据。整体来说,这些研究提供太空船曾绕行最小天体的崭新细节,填补了科学家对小行星理解的关键空白。

天文学家可以在远距离外透过望远镜观察来测绘小行星,但精确度只能到城市或州这样大范围的区域。也能够近距离观察研究陨石,填补小尺度的细节缺漏,但所能得知的讯息仍相当受限。并未参与此项研究的约翰霍普金斯大学应用物理实验室(Applied Physics Laboratory)行星科学家安迪.里夫金(Andy Rivkin)表示:「探测器的取样实验有助于联结这二种尺度的研究,帮助我们看到以其他方式无法观察到的细节。」

这颗浑沌的小行星可能藏有生命最终起源的线索,这也是为什么美国航太总署会在2016年发射欧西里斯号探测器采集贝努小行星表面样本的原因。贝努小行星是带有含碳有机分子小行星的其中一员,这些有机分子包括地球生命的必要成分,以及在有水存在时会发生变化的矿物质。研究人员怀疑地球上至少有部分的水和有机分子来自小行星,因此像贝努小行星这样的天体很可能在早期为地球带来生命所需的化学物质。

贝努小行星也可能对我们的家园造成安全威胁。它的轨道与地球轨道交会,在2100年代末期与地球相撞的机率约为1/2700,因此对这颗小行星进行深入研究格外重要。

水的起源

虽然组成贝努的许多巨石可以追溯到太阳系形成的初期,但贝努本身是在较晚的一场混乱中才形成的。研究人员认为在大约10亿年前,小行星带内发生了一次大碰撞,摧毁了一个约97公里宽的天体。这场灾难产生了许多碎片,形成了包括贝努在内的众多较小的小行星。

贝努的母体还年轻时,拥有足够的热量让土壤中的水保持液态。当这些水流过小行星时,流经的裂缝中缓慢地有碳酸盐矿物沉积。后来受到重力作用的影响,贝努从母体的残骸中诞生,有部分的原始矿物脉完整地保存了下来,藏身在现在散布在贝努表面的岩石之中。

目前看到的最大的碳酸盐脉延伸约90公分长,这样的宽度和大小显示贝努的母体在数千年甚至数百万年的时间内,都有大量的热液活动(hydrothermal activity)。

「这就是我们发射太空船前往探索的原因,」欧西里斯号团队成员及论文共同作者汉娜.卡普兰(Hannah Kaplan)这么说,她是美国航太总署戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)的行星科学家,「我们没想到会观察到这些东西,这是无法从地球上观测到的,需要非常靠近这颗小行星才能够看到。」

在欧西里斯号收采集了大量高解析度数据后,碳酸盐矿脉才得以曝光。里夫金指出,探测器用来观测小行星表面组成的其中一个仪器,解析度能达到篮球场大小,另一种用来测绘小行星表面颜色变化的仪器,解析度可精确到一张纸的大小,还有的仪器甚至能以邮票大小的精确度来观测贝努表面的部分区域。

奇怪的太空小石头

贝努是一颗多孔的「碎石堆」小行星,由还不到地球重力百万分之一的微弱重力松散地维系在一起,因此在这个奇怪的世界探索就如同梦游仙境一般。

欧西里斯号探测器在环绕小行星期间,发现了各种各样意想不到的细节。举例来说吧,可能是受到太阳加热的缘故,有奇怪的「爆裂岩石」从贝努表面喷射出来。探测器甚至在贝努的沥青色巨石中,发现了来自另一颗小行星灶神星(Vesta)的独特岩石碎片。

在这些最新发表的研究中,科学家在贝努小行星表面发现了两种截然不同的岩石:一种比较坚硬,另一种则较为脆弱。他们还发现小行星的颜色、保温能力、局部密度以及南北半球地形上都有细微的差别。这些因素可能揭露贝努在太空的真空中是如何形成并随着时间风化。

欧西里斯号探测器证实贝努小行星的表面几乎全都覆盖着含碳的有机分子。在这之前,科学家根据陨石的证据一直怀疑贝努含有大量的含碳有机分子。这个推测得到证实后,大家对欧西里斯号探测器即将在10月20日尝试进行的「一触即走」(touch-and-go)采样更加信心十足。

欧西里斯号探测器即将降落在名为「夜莺」(Nightingale)的陨石坑着陆点,这是小行星上以鸟类命名的众多特征地点之一。它将在几秒钟内从小行星上收集至少60克的颗粒和卵石,之后从小行星表面升空返回地球,预计将于2023年抵达。

「不论我们带回的样本来自哪个地点,都应该有含水矿物和碳元素存在,」欧西里斯号小组成员和论文共同作者艾咪.西蒙(Amy Simon)说,她是美国航太总署戈达德太空飞行中心的资深科学家。

要计画「一触即走」任务的指令非常困难,因为欧西里斯号探测器当初的设计是假设贝努小行星表面覆盖着细粒物质。但事实上,小行星表面充满着大小相当于低矮建筑的巨大岩石。研究人员为了绘制出抵达小行星表面的安全路线,得先以数公分的精确度绘制出小行星的完整地形图,甚至得要在任务进行到一半时升级探测器的导航软体。

欧西里斯号团队的科学家对即将来临的这次重大采样任务都感到非常兴奋。

「我现在还不紧张——但如果你那天问我的心情如何,我想就会完全不同了,」西蒙笑着说:「老天保佑,这真是趟不可思议的旅程。」




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