科學(xué)家揭示司理星族群小行星“面目” 為探索太陽(yáng)系“考古”歷史提供線(xiàn)索

在火星與木星之間，分布著眾多小行星，其中的司理星族群，形成于25億年前的一次碰撞事件，擁有4700多個(gè)“家庭成員”，且被認(rèn)為是主帶彗星133P和176P的發(fā)源地。

8月15日，記者從中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)獲悉，該臺(tái)季江徽課題組基于空間紅外望遠(yuǎn)鏡WISE/NEOWISE對(duì)司理星族群小行星的觀測(cè)數(shù)據(jù)，揭示其熱物理特性，推測(cè)這些小行星表面存在非常細(xì)小的顆粒。這一成果近日刊發(fā)于國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊《天文學(xué)雜志》(The Astronomical Journal)。“該研究有助于了解太陽(yáng)系中含水冰小天體的形成與演化過(guò)程，為科學(xué)家們探索太陽(yáng)系的‘考古’歷史提供了線(xiàn)索，并為我國(guó)正在開(kāi)展的小行星深空探測(cè)任務(wù)提供了工程支撐和科學(xué)參考。”此次研究的作者之一、中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)研究員季江徽說(shuō)。

小行星絕大多數(shù)分布在火星和木星軌道之間的主帶區(qū)域。它們可能蘊(yùn)含了地球生命和水體起源的重要線(xiàn)索，同時(shí)也蘊(yùn)藏著“嬰兒期”太陽(yáng)系的關(guān)鍵信息，因而極具科學(xué)研究?jī)r(jià)值。

司理星族群小行星位于這一主帶的外部區(qū)域，其中族群中的24號(hào) “司理星”是“家族”中最大的一顆。本世紀(jì)初，美國(guó)科學(xué)家在觀測(cè)司理星時(shí)分析發(fā)現(xiàn)，其光譜在3.1微米處存在一個(gè)凹陷，此處波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的正是水冰吸收紅外光的地方。同時(shí)，他們根據(jù)紅外信號(hào)還發(fā)現(xiàn)了碳基有機(jī)化合物的蹤跡。

“司理星族群是了解小行星水冰演化及活動(dòng)性的重要對(duì)象，通過(guò)對(duì)該族群小行星的熱物理研究，將進(jìn)一步揭示這類(lèi)小天體的物理特性和演化特征。”季江徽告訴科技日?qǐng)?bào)記者。

在本次研究中，季江徽等科研人員利用先進(jìn)熱物理模型，計(jì)算得到司理星族群小行星在紅外波段的理論輻射流量，進(jìn)而擬合獲得了司理星族群中20顆小行星的熱慣量、幾何反照率、有效直徑及粗糙度等參數(shù)的最優(yōu)解，并估算了其表壤顆粒尺寸。

“研究發(fā)現(xiàn)這些小行星平均直徑大約41千米，熱慣量的平均值為39.5±26.0Jm-2s-1/2K-1，幾何反照率平均值為0.067±0.018，表壤顆粒尺寸平均為1.616±0.494 mm。與其他族群相比，司理星族群的幾何反照率普遍偏低，這與B型和C型小行星的幾何反照率分布基本一致。”季江徽解釋?zhuān)珻型小行星的光譜與碳質(zhì)球粒隕石非常相似，它們的反照率很低、看起來(lái)很暗，但數(shù)量很多，約占主帶小行星的75%，且C型小行星有很多含水礦物。而B(niǎo)型小行星是C型小行星的子類(lèi)，它們看上去更暗淡，是早期的太陽(yáng)系含量豐富的原始、揮發(fā)性物質(zhì)的殘余。

“地球上的水是否來(lái)自這些小行星?它們含有的有機(jī)質(zhì)是否有生命起源或演化的痕跡?地球生命究竟來(lái)自地球自身還是小行星或彗星?另外，人類(lèi)未來(lái)在進(jìn)行星際探索時(shí)，是否可以利用C型小行星上的水?這些問(wèn)題的解答都將為我們未來(lái)的太空之旅提供工程依據(jù)。”季江徽認(rèn)為。

科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，不同族群小行星之間的熱慣量分布相似，“較低的熱慣量表明這些小行星表面存在非常細(xì)小的顆粒，反映了主帶小天體經(jīng)歷了長(zhǎng)期復(fù)雜的太空風(fēng)化。”季江徽表示，通過(guò)對(duì)目標(biāo)小天體的熱慣量、幾何反照率、顆粒尺寸等參數(shù)估算和分析，可評(píng)估小行星表面是否存在土壤，從而為探測(cè)器的采樣方式與采樣環(huán)境提供關(guān)鍵科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，破解小行星更多的未解之謎，也將有利于進(jìn)行近地天體防御。(科技日?qǐng)?bào)記者 金鳳)

關(guān)鍵詞： 司理星族群 小行星 太陽(yáng)系 地球