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金沙集团澳博集团 NASA在一颗直径只有492米的小行星上做的“考古研究”,带来的惊喜却远超预期

2020-01-11 09:23:35 来源:潍州建家资讯

金沙集团澳博集团 NASA在一颗直径只有492米的小行星上做的“考古研究”,带来的惊喜却远超预期

金沙集团澳博集团,本文刊载于《三联生活周刊》2019年第14期,原文标题《小行星带来大惊奇》

近地小行星“101955 bennu”

大约20年前,林肯近地小行星研究小组(lincoln near-earth asteroid research)发现了太阳系内一颗小行星的存在,它随后被命名为“101955 bennu”。这是一个水滴状的小行星,直径大约为492米,每4.3个小时自转一周,通过测量发现它的密度也不算大,只比水的密度高出30%左右。在人类已知的太阳系内大约78万颗小行星里,bennu并不显得太起眼,它最大的特点就是运行轨道与地球相近,甚至有重合之处。这颗小行星每6年接近一次地球,行星科学家们判断,虽然可能性极低,但它仍然有与地球相撞的可能(经过计算,它在22世纪后期与地球相撞的概率为1/2700)。

正是因为bennu独特的运行轨道,科学家们对它有了双重兴趣:一方面,既然它对地球具有潜在的威胁,那么人类最好对它有比较详细的了解,一旦它在未来撞向地球,人类需要知道应该如何应对;另一方面,这个与地球相近的小行星又是了解太阳系形成,乃至地球生命起源的绝佳机会。科学家们猜测,bennu应该有大约45亿年的历史,也就是说形成于太阳系形成的1000万年之内,而它的构成在几十亿年的时间里也没有太大的改变。它有可能是在大约20亿年前至7亿年前,从火星与木星之间的小行星带脱离开的一个富含碳元素的小行星,在行星引力与太阳热量的双重作用之下逐渐接近地球,形成了现有的轨道。因为它自身的温度极低,也就有着较大的可能,bennu至今仍然保存着当初促使地球产生出原始生命的有机分子。

在太阳系形成初期,正是大量小行星的聚集最终形成了各大岩石行星,而类似bennu这样没有被利用到的行星材料,在几十亿年的时间里一直在太阳系内运转,形态和构成都改变不大。从这个角度来说,探测bennu犹如在太阳系内进行“考古研究”,可以让人类直观地了解到几十亿年前太阳系内的状态。科学家们估计,这样的小行星可能富含水资源,当初可能正是无数个这样富含水资源的小行星聚集在一起形成了地球,而水资源汇聚在一起,就形成了地球表面浩瀚的海洋。

出于对小行星bennu的双重兴趣,美国航空航天局(nasa)在2016年发射了价值8亿美元的“起源、光谱解析、资源识别、安全、风化探测器”(origins,spectral interpretation,resource identification,security,regolith explorer,简称osiris-rex),经过两年多的时间,旅行了数十亿公里的距离之后,osiris-rex终于在2018年12月31日进入bennu的轨道,而它的科学目标,则是在bennu的表面着陆,然后采集上面的土壤和岩石样本送回地球进行研究。

osiris-rex为期两年的小行星考察和采集计划不可谓不复杂。按照计划,它需要在bennu表面找到一个直径50米左右的比较光滑的圆形地带进行着陆,采集小行星表面至少60克、最多2000克的土壤和岩石样本,之后将样本密封,再飞回地球,预计它会在2023年将样本投在犹他州的沙漠之中。人类之所以制订这样的计划,是基于在地球上对bennu的观测。科学家们认为bennu的表面会比较光滑,osiris-rex将很容易找到一个适合降落的地点。但是当osiris-rex进入到bennu的轨道,在近距离对它进行观测时才发现,这颗小行星的外表与人们此前猜测的大相径庭。实际上,bennu的表面坑坑洼洼,很难找到大片的光滑地带,这就为osiris-rex的着陆带来很大的困难。很快,bennu又带给了人类更大的惊奇。

美国航空航天局价值8 亿美元的“起源、光谱解析、资源识别、安全、风化探测器”

osiris-rex进入到bennu的轨道没几天时间,在2019年1月6日就观测到了一次罕见的小行星喷射现象,在随后的两个月里又观测到了十多次类似的喷射现象。这还是人类第一次近距离观测到这种现象,令科学家们感到惊奇不已,并且不得不调整osiris-rex的探测计划。osiris-rex观察到bennu向外喷射出像鹅卵石大小的颗粒——这些被喷射出的颗粒有的因为小行星的引力作用落回到小行星表面,有的则突破引力的限制进入到宇宙空间。有科学家预测,一些被bennu喷射出的颗粒大约会在2019年9月到达地球大气层,甚至有可能形成“流星雨”。另一些被喷射出的颗粒则在这两种情况中间,围绕着bennu运转,它们距离bennu大约有1.6公里左右,暂时不会对探测器造成伤害,因而osiris-rex得以进行持续的观测。

有向外进行喷射行为的小行星极其罕见,在太阳系78万颗小行星里人类目前只发现了十几颗有类似的行为。科学家们分析,其中的原因可能各有不同。有的小行星是因为自转太快而逐渐分崩离析,有的则是喷射出内部的冰块,也有人怀疑太阳向外辐射的带电粒子与小行星自身的带电粒子发生相互作用也会触发喷射现象。bennu的体积相对较小,此前人们认为它无法储存能量,因此温度极低,至于它为什么会有这样的喷射行为,可能与太阳的能量有关,但还需要进一步的观察和推测。

从外观到行为,小行星bennu处处出乎人们的意料。科学家们不仅需要调整osiris-rex的探测计划,还需要相应调整关于太阳系小行星的电脑模型。人类将如何解释bennu的喷射行为,osiris-rex探测器能否成功采集到样本运送回地球,人类又会有哪些收获,此时还难以预测。不过小行星bennu已经再一次提醒人类,我们对于太阳系的了解还远远不够,在未来必定还有更多的惊奇会被发现。

人类对于小行星的研究,不仅关乎太阳系的过去,也关乎人类的未来。很多小行星都蕴含丰富的矿产资源。在未来,人类可以尝试去小行星开采各种稀有金属。另外,人类有可能从小行星上蕴含的丰富水资源中提取氢和氧,作为飞行器的燃料。因此小行星对于人类未来的太空旅行同样至关重要,它们可以成为人类飞行器进行太空旅行的中继站。

(本文写作参考了《科学》[science]杂志和美国航空航天局网站的报道)

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