NASA的露西号揭示了摇摆的花生状小行星
即使是小型小行星也过着复杂的生活。在去年对小行星Donaldjohanson的飞掠中,NASA的露西号探测器揭示该小行星是一个摇摆的花生状天体,在其相对短暂的历史中经历了许多活动。该小行星在155百万年前经历了一次剧烈碰撞后形成,作为碎片凝聚而成,受到了太阳辐射这一小但不可逆转的力量的影响,同时保留了其悠远过去液态水短暂存在的痕迹。在朝着木星特洛伊小行星群的主要小行星带中穿行时,露西号航天器于2025年4月20日以650英里的距离经过Donaldjohanson,收集了首批近距离图像和其他数据。数据揭示,与大多数其他小行星和行星沿单一轴线简单旋转不同,Donaldjohanson具有更复杂的双轴旋转。科学家们还看到了Donaldjohanson的花生形状及其表面的陨石坑和脊。露西号与小行星的接触被计划作为航天器和任务团队在其主要小行星接触之前的彩排,主要小行星接触将从露西号在2027年8月12日飞掠特洛伊小行星Eurybates开始。仪器表现如预期,作为额外收益,科学家们获得了一个难得的机会,近距离研究一个先前未被探索的小行星,并将其与组成相似但历史不同的两个小行星进行比较:作为NASA的OSIRIS-REx取样返回任务目标的Bennu,以及JAXA(日本宇宙航空研究开发机构)的Hayabusa2取样返回任务地点Ryugu。以下是露西号科学团队迄今从露西号与Donaldjohanson接触中获得的发现,如《科学》杂志于6月18日报道的那样。通过地球上的望远镜,观察者看到Donaldjohanson反射的光存在波动,出现规律的高峰和低谷,显示出它是一个每10.5个地球日旋转一次的细长物体。但露西号的数据揭示了另一种模式:Donaldjohanson似乎像一个摇摆的陀螺旋转。论文作者报告称,该小行星每10.5个地球日旋转一次,并在其长轴周围每26.5天前后摆动一次。虽然地球上的观察暗示了Donaldjohanson的细长形状,但露西号的飞掠揭示了一个“双叶型”结构:两个由颈部连接的叶状部分,像一个花生。这两个叶状部分可能是来自一次小行星碰撞的两个碎片,之后通过相互引力轻柔地结合在一起。团队估计,Donaldjohanson在形成时至少旋转得快10倍,并在过去的2000万到6000万年内减缓到当前的速率。随着旋转减缓,推动物体分开的离心力与拉拢物体的引力之间的平衡发生了变化,被松散的岩石材料滑下坡坡,形成许多陨石坑的磨损外观,正如飞掠图像所示。论文作者表示,小行星旋转减慢的原因很可能是太阳加热导致的一种微妙后果,称为YORP效应。小行星阳光照射的表面的每个部分以红外光的形式辐射热量,这种辐射对表面施加了微小的反冲力。由于小行星的形状不对称,这造成了一个净扭矩或扭转,能改变小行星的旋转。因此,YORP可以减缓小行星的旋转或加速它们,例如Bennu(每四小时一次)和Ryugu(约每七小时一次),这两者可能以前的旋转速度都比现在要慢。当露西号以每小时30,000英里的速度经过Donaldjohanson时,记录到了表面富含铁的粘土矿物的特征。这些粘土必须在远古时期得到液态水的帮助而形成。然而,露西号科学家得出的结论是,这种暴露必须是短暂的,因为粘土中的铁往往会被其他元素(如镁)替代,随着水的存在而继续停留。实际上,科学家们在Bennu和Ryugu看到了富含镁的粘土,表明了长时间的水暴露,可能持续了数百万年,当它们还部分属于更大的小行星时。这种水暴露历史的差异,以及其他特征,可能意味着这些小行星的母体在不同的时间或不同的太阳系区域形成,随后迁移到主要小行星带。据信,Donaldjohanson是由一个较大、富含碳和水的小行星的岩石残余形成的,该小行星在小行星带中与另一个物体发生了碰撞。Bennu和Ryugu被认为以相同的方式和在相同的区域形成。但Donaldjohanson不同。它的年龄为1.55亿年,比Bennu和Ryugu(它们形成于10亿到20亿年前)年轻得多。Donaldjohanson自诞生以来一直保持在小行星带中,而它那些游荡的表亲们则迁移到了围绕太阳的轨道上,这使得它们靠近地球的轨道,每年一次(这使得它们成为样本返回任务的完美近距离目标)。
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