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司理星族群或可提供 太阳系“考古”重要线索

来源:科技日报2021-08-24 09:56

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  在火星与木星之间,分布着众多小行星,其中的司理星族群,形成于25亿年前的一次碰撞事件,拥有4700多个“家庭成员”,且被认为是主带彗星133P和176P的发源地。

  8月22日,科技日报记者从中国科学院紫金山天文台获悉,该台基于空间红外望远镜对司理星族群小行星的观测数据,揭示其热物理特性,推测这些小行星表面存在非常细小的颗粒。这一成果近日刊发于《天文学杂志》。

  蕴藏着“婴儿期”太阳系的关键信息

  “此次研究有助于了解太阳系中含水冰小天体的形成与演化过程,为科学家们‘考古’太阳系历史提供重要线索,并为我国正在开展的小行星深空探测任务提供了工程支撑和科学参考。”此次研究的参与者之一、中国科学院紫金山天文台研究员季江徽说。

  绝大多数的小行星分布在火星和木星轨道之间的主带区域。它们可能蕴含了地球生命和水体起源的重要线索,同时也蕴藏着“婴儿期”太阳系的关键信息,因而极具科学研究价值。

  司理星族群小行星位于这一主带的外部区域,其中族群中的24号司理星是“家族”中最大的一颗。本世纪初,美国科学家在观测司理星时分析发现,其光谱在3.1微米处存在一个凹陷,此处波长对应的正是水冰吸收红外光的地方。同时,他们根据红外信号还发现了碳基有机化合物的踪迹。

  “司理星族群是了解小行星水冰演化及活动性的重要对象,通过对该族群小行星的热物理研究,将进一步揭示这类小天体的物理特性和演化特征。”季江徽告诉记者。

  研究小行星为太空之旅提供工程依据

  在本次研究中,季江徽等科研人员利用先进热物理模型,计算得到司理星族群小行星在红外波段的理论辐射流量,进而拟合获得了司理星族群中20颗小行星的热惯量、几何反照率、有效直径及粗糙度等参数的最优解,并估算了其表壤颗粒尺寸。

  “研究发现,这些小行星平均直径大约41千米,与其他族群相比,司理星族群的几何反照率普遍偏低,这与B型和C型小行星的几何反照率分布基本一致。”季江徽解释,C型小行星的光谱与碳质球粒陨石非常相似,它们的反照率很低,看起来很暗,但数量很多,约占主带小行星的75%,且C型小行星有很多含水矿物。而B型小行星是C型小行星的子类,它们看上去更暗淡,是早期太阳系含量丰富的原始、挥发性物质的残余。

  “地球上的水是否来自这些小行星?它们含有的有机质是否有生命起源或演化的痕迹?地球生命究竟来自地球自身还是小行星或彗星?另外,人类未来在进行星际探索时,是否可以利用C型小行星上的水?这些问题的解答都将为我们未来的太空之旅提供工程依据。”季江徽认为。

  科研团队进一步研究发现,不同族群小行星之间的热惯量分布相似,“较低的热惯量表明这些小行星表面存在非常细小的颗粒,反映了主带小天体经历了长期复杂的太空风化。”季江徽表示,通过对目标小天体的热惯量、几何反照率、颗粒尺寸等参数估算和分析,可评估小行星表面是否存在土壤,从而为探测器的采样方式与采样环境提供关键科学依据。同时,破解小行星更多的未解之谜,也将有利于进行近地天体防御。(金 凤)

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