黑暗、乾旱又古老的“龍宮”小行星_風聞

原創：牧夫天文

翻譯：陸寅楓

校譯：陳豔玲 華子乾  田程偲 汪榮鑫

編排：胡暖暖

原文鏈接：

https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/hayabusa-2-asteroid-ryugu-young-dark-dry/

隼鳥2號發現了小行星“龍宮”的一些意料之外的特徵。簡單來説，它乾燥的表面可能會對當今有關地球上水的來源的理論提出質疑。

隼鳥2號上搭載的光學導航相機(Optical Navigation Camera)於2018年6月26日拍攝的“龍宮”小行星。Credit: JAXA/University of Tokyo and collaborators

最近，兩項小行星探索任務正在有條不紊地進行着。一項是NASA的OSIRIS-Rex，其探索目標是小行星101955（又稱貝努），而另一項則是日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）的隼鳥2號(はやぶさ２)，它的探索目標為小行星162173(又稱龍宮)。與貝努一樣，龍宮的表面佈滿了直徑數米的石塊，這會給探測器收集樣本的任務帶來不少麻煩。

圖片中紅色軌道便是龍宮的軌道。白色軌道為另一顆名為糸川的小行星的軌道，糸川是隼鳥1號的研究目標。Credit: JAXA

儘管OSIRIS-REx的團隊現在仍在計劃着探測器的着陸，隼鳥2號已先其一步成功將3台小着陸器部署在了小行星表面，並在着陸過程中拍攝了大量龍宮小行星的照片，探測器本體也已經完成了三次着陸中的第一次。着陸時，探測器伸出了一個樣本收集裝置——一個一米長的機械臂，末端安裝有一個類似於金屬罐的物體。當金屬罐距離小行星表面足夠近時，機械臂中的一個特殊裝置會向地面射出一顆鋼珠，鋼珠的衝擊會揚起一些表層土，其中的一些就會落在金屬罐內。本月早些時候，研究團隊發佈了第一次嘗試的錄像畫面。可以看到實際操作中，鋼珠揚起了周圍半米內的石塊和塵土，這個效果好於研究人員的預期，所以他們也期待着可以收集到比計劃更多的樣本。

2月22日隼鳥2號的短暫着陸與樣本收集，機載相機拍攝。Credit: JAXA

不過，我們並不知道隼鳥2號到底收集到了多少樣本，因為它並沒有稱重或是其他估計樣本艙內樣本量的機制。“這樣做是為了讓探測器在返回地球前能一直吊足大家的胃口”，JAXA的項目經理Yuichi Tsuda打趣道，“樣本艙是隼鳥2號的旅遊紀念禮品盒。”

龍宮和貝努：既相似又不同

龍宮與貝努的外形非常相似，在圖片中很難將它們分清。因為它們都是由大小不一的石塊在引力的作用下聚集而形成的，所以它們都被稱為“碎石堆小行星”，這些碎石塊很可能是太陽系形成初期較大的小行星碰撞後的產物。它們的密度較低，因此內部充滿空隙，就像瑞士芝士一樣。並且，它們都有着像陀螺一樣的形狀，高速的自轉使得它們在赤道附近隆起。不過貝努的自轉在逐漸變快，而龍宮似乎有減慢的趨勢，其原因暫不可知。龍宮現在的自轉週期是7.6小時，但研究團隊認為在過去某個時候，它的自轉週期不足3.5小時，那陀螺般的形狀也一定是在那時形成的。

龍宮的大小，直徑約為900米。從左到右依次是龍宮，東京晴空塔，糸川(小行星25143，隼鳥1號的探測目標)，東京鐵塔。Credit: JAXA

兩個小行星在年齡上也相差甚遠。貝努的年齡據估計在一千萬至一億年之間，但龍宮一定是在一千萬年之內形成的。

龍宮相比貝努要暗很多，因為龍宮平均反射的光大約只有貝努的一半，2%的反照率讓龍宮成為太陽系已知的最暗的天體之一。龍宮的表面顏色與主小行星帶中的兩個小行星羣——Polana和Eulalia——相似，所以龍宮很可能起源於這兩個小行星羣中的一個。

另一個意料之外的不同是研究人員在這兩顆小行星上發現的含水量。儘管兩個小行星上都有水合礦物，但是龍宮比研究人員預料的要乾燥得多，這也意味着原先組成龍宮的那些碎石塊所來自的小行星也很乾燥。這與貝努的情況大相徑庭，貝努富含羥基，羥基由氫原子和氧原子組成，並且可能與黏土礦物有關，這也暗示着貝努過去曾經與水有相互作用。

為什麼這兩顆小行星含水量如此不同？這個問題的答案對解釋地球上水從何而來也是至關重要的。當今的太陽系形成理論通常都假設地球上絕大部分的水來自於隕石和彗星，並且這些隕石和彗星都來自主小行星帶或是太陽系外圍區域。然而這次在地球附近發現如此乾燥的小行星，意味着模型可能需要做一些相應的調整。

隼鳥2號上搭載的可見光照相機與近紅外光譜儀確認了龍宮高度缺水的事實。Credit: 2019 Seiji Sugita el al., Science

下一步，開炮！

隼鳥2號任務的下一步聽上去可能並不怎麼高科技，但無論如何一定是非常壯觀的。在4月5日，探測器將會朝龍宮發射一顆2.5千克的“炮彈”，這樣做旨在給龍宮表面創造一個人造隕石坑。研究團隊已經選好了地點，他們希望製造一個半徑至少5米，深度1米的隕石坑。通過這次轟擊，研究團隊將研究小行星是如何對撞擊做出反應的，這將幫助他們更好地理解龍宮的歷史和演變。當然，如果有朝一日某顆小行星不巧地朝地球飛來時，轟擊的數據也能幫助科學家更好地研究對策。

轟擊造成的隕石坑能讓科學家一窺地表以下的部分。在轟擊兩週後，隼鳥2號會進行第二次着陸，這次會着陸在隕石坑的最深處，並且在那收集更多樣本。隼鳥2號將在今年年底開始它為期一年的歸家之旅。

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自1998年以來，國際空間站上的宇航員們共進行了214次太空行走，其中美國161次，俄羅斯53次。Credit: NASA