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小行星分析揭示了年轻海洋和碳化的意外证据

小行星有很多东西——恐龙的杀手,太阳系早期的档案, 行星防御目标 – 但它们不应该是水世界。 正确的?

好吧,至少现在不是。 但在太阳系形成的早期,它是龙宫——日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的菱形目标 隼鸟 2 重要的是——她体内有一个小圆周。

在这颗小行星出现之前,高分辨率同位素分析表明,它在碰撞中爆炸之前是一个更年长的父代的一部分。 但更令人惊讶的是,在这片小海洋中,来自原始原生小行星的一些干硅酸盐却设法保持不变。 来自隼鸟的一个组织团队的新论文 本月发布于 自然天文学 他们得到了他们展示的关于 Ryugu 父亲的构成和早期太阳系中的小行星的信息。

什么是新的 – 2020 年 12 月,隼鸟 2 在执行了六年的任务后返回了超过 5 克的 Ryugu。 由于样品是数量相对有限的小颗粒,因此每个样品都标有其名称和编号。 在这种情况下,团队的分析仅基于其中一种粒子 C0009。

宇宙化学同位素世界 刘明昌 加州大学洛杉矶分校的研究人员发现 C0009 特别有趣,因为它“通过含有少量无水硅酸盐来区分自己”——也就是说,它在被 H2O 强烈改变的样品中间含有不受水影响的富氧矿物质。

龙宫体内的液态水极大地改变了她的成分。 虽然形成于外太阳系的寒冷深处,但水和二氧化碳与短寿命的放射性同位素一起积聚在 Ryugu 父母的原石中。 刘指出,当这些放射性岩石加热它们周围的冰时,“它们会开始漂浮在母体内”——随着时间的推移,构成 Ryugu 前身的硅酸盐和辉石会转化为含水硅酸盐。

龙谷表面。吉祥物 / DLR / JAXA

因此,剩余的无水硅酸盐让团队了解早期太阳系中的其他物质在与琉球小海洋相撞之前是什么样子的。 这种材料看起来像是在太阳光球层中形成的最古老的材料。 研究小组处理的样本中的氧同位素表明,这颗小行星含有阿米巴橄榄石和富含镁的球粒陨石,这些球粒陨石直接来自太阳星云。

Moto Ito 是日本海洋地球科学技术局的宇宙化学家,也是更广泛的 II 期团队的成员,与 Liu 和其他人一起,是该研究的主要作者。 研究原始 Ryugu 粒子,它显示了地球上 CI 陨石由于我们更加不稳定的环境而发生变化的方式。

伊藤指出,即使知道化学成分“并不能告诉我们母体是在哪里形成的”,它仍然“让我们能够构建出一种龙宫的历史,以及它是如何在外太阳系中形成的。”

为什么这有关系 – 这项工作来自更大的第二阶段组织团队的努力。 在隼鸟 2 号越过地面放下有效载荷后,它带来的 5 克样品被分成 8 个小组:其中 6 个小组进行初步的具体分析——化学成分、石头和沙质材料、挥发物、固体和可溶性有机物——对材料、和另外两个大型国际团队他们致力于阐明样本的潜在科学影响。

6 月,来自日本西部冈山大学的 Liu 和 Ito 的高级团队发表了他们对样本的解释。 他们发现 Ryugu 层状硅酸盐与 CI 球粒陨石相似,CI 球粒陨石是一种稀有且非常原始的陨石,主要采集于南极洲。

但因为它们“在我们捡到它们之前可能已经在那里放置了几十年、几年和很长时间,”刘指出,“地球有一个非常活跃的大气,所以 CI 球粒陨石会与大气相互作用。” 相比之下,Hayabusa2 的样本“可能是人们所能获得的最原始的球粒陨石材料”。

鉴于其他一些团队的工作,这些元素从 Ryugu Protolith 中的存活可能更加令人惊讶。 石材分析组 他们本月在 科学,其中包括来自 Ryugu 的液态水,限制在晶体内。 由于 Ryugu 在形成时吸收了冻结的二氧化碳以及水冰,因此样品中的液态水被碳酸化了。

隼鸟 2 的艺术家渲染图。 所有关于太空杂志/未来图片/盖蒂图片社

接下来是什么——一些 Ryugu 背景已经在前往地球的路上。 去年五月,NASA 奥西里斯雷克斯 在铲起大约半磅的岩石开始返回地球的旅程后,宇宙飞船离开了小行星 Bennu。 这是在 OSIRIS-REx 之后 它出人意料地在 Bennu 的身边制造了一个 20 英尺宽的洞 结果是它以比任何人预期的要少得多的力量保持在一起。

与 Ryugu 一样,Bennu 是一颗相对原始的碳小行星,尽管它是不同的类型:像 Bennu 这样的 B 型小行星看起来比 Ryugu 和它们的 C 型小行星略蓝,后者呈红色。 但根据宇宙学家伊藤的说法,不管它的颜色如何,在样本中发现类似的复杂碳成分“将告诉我们太阳系中有机成分的分布情况”。

尽管它回答了有关 Ryugu 构成的问题,但这项工作也提出了 Ryugu 如何融入更原始的小行星和陨石计划的问题。 据刘说,该团队认为,尽管多年来出现了涵盖地球上所有不同球粒陨石的不同类别,但“这些起始材料可能非常相似。” “我们只是想有点挑衅,稍微移动一下底池,并尝试改变范式,”他补充道。

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