新研究證實飛向地球的隕石來自石質小行星 _澳大利亞

隼鳥號航天艙降落在南澳大利亞武麥拉
研究人員第一次能夠近距離地觀察一個小型、石質小行星表面的塵埃。這塵埃是隼鳥號飛船從該星球上采集并將其帶回地球的。詳見本星期出版的《科學》雜志專刊的對這些塵埃粒子所做的分析證實了人們一個長久以來的懷疑：那些在地球上發現的最常見的隕石（稱作球粒隕石）是產自這些石質或稱S-型小行星的。由于球粒隕石屬于太陽系中最原始的物體，這一發現還意味著這些小行星記錄了太陽系早期事件的漫長而且豐富的歷史。
8月26日刊的《科學》雜志中包括了6個報告和一篇《觀點欄目》文章，它們重點介紹了對這種小行星塵埃的最初的研究。《科學》雜志是AAAS這一非營利性的科學協會出版的。
隼鳥號太空船是由日本宇航探索局（JAXA）在2003年發射升空的，旨在對接近地球的一個叫做25143絲川的小行星表面進行取樣。這一無人駕駛的飛船在經過大約2年多一點的時間之后到達了其目的地，并在2005年11月在絲川的表面分別做了2次著陸。盡管其最初的取樣器發生了故障，但該飛船還是能夠用一只彈性取樣觸角擊打該小行星的表面并能夠捕捉到少量被其激起的塵埃顆粒。在隼鳥號于2010年6月重返地球的大氣層并在南澳大利亞著陸時，它帶回的細小的樣本被不同的研究團隊進行了詳盡的分析。
物理科學欄副主編Brooks Hanson說：“《科學》雜志對此感到非常興奮，并非常高興地介紹這些重要的科學分析。研究人員從地球以外所收集到的第一批樣本來自月球，對這些樣本所做的第一批分析也是由《科學》雜志發表的。這些樣品，加上更加近期的對某個彗星和太陽風的取樣已經改變了我們對太陽系和地球的見解。它們仍然還在不斷產生重要的結果。隼鳥號帶回的這些樣本是第一批采自某個小行星的樣本。它們不但能夠提供人們有關絲川小行星歷史的重要資訊，而且通過提供人們需要的只有用直接采樣才可能得到的地面實況，它們還幫助讓其它重要的樣本如收集到的隕星和月球上的樣本變得更加有用。”
由隼鳥號取樣的小行星是一種石質（S-型）的小行星，其外觀像一個碎石堆。根據在地面的觀察，研究人員相信，一般位于我們太陽系小行星帶的內側和中部的類似的S-型小行星是經常撞擊地球的大多數小隕星的來源。但是，這些小行星的可見光譜從來沒有準確地與那些常見的球粒隕石的可見光譜相符，這一事實使得許多研究人員對其實際的歸屬產生了懷疑。要想證實隕星和這些S-型小行星之間有直接關系的唯一方法是對某個小行星表面的風化表巖做實體取樣。
日本仙臺東北大學的Tomoki Nakamura及其來自日本各地和美國的同事是第一批分析由隼鳥號飛船帶回的該風化表巖的人。該研究團隊應用強力電子顯微鏡加上X-光衍射技術來研究絲川星塵顆粒的礦物化學。
Nakamura說：“我們的研究展示，從S-型小行星上得到的巖石顆粒與普通球粒隕石等同，這證明小行星確實是非常原始的太陽系星體。”
研究人員還注意到，絲川的風化表巖經歷了明顯的加溫和撞擊的影響。基于其尺碼，他們得出結論，該小行星實際上是由一個大得多的小行星的小型碎片組成的。
Nakamura說：“從該小行星上獲得的顆粒經歷了長時間的大約800攝氏度的加熱。但是，要達到800攝氏度，小行星的直徑需要有大約12.4英里（20公里）。絲川小行星目前的尺碼要比那個直徑小的多，因此它肯定是首先形成一個較大的星體，并接著被某撞擊事件擊碎而重新組合成其現在的形狀。”
不同研究團隊的成員，其中包括來自東京都立大學的Mitsuru Ebihara 及其美國和澳大利亞的同事將隼鳥號帶回的極其細小的風化表巖顆粒切開，并對其內的礦物質進行觀察。它們的組成顯示，這些塵埃顆粒保留了來自早期太陽系原始成分的記錄。現在，這些礦物組成可被用來與成千上萬個墜落到地球的隕石進行比較，并與其它太空中的小行星的可見光譜進行相關比較。
日本豐中大阪大學的Akira Tsuchiyama及其來自世界各地的同事也對這些塵埃顆粒的三維結構進行了分析。由于來自月球表面的塵埃是研究人員可以直接取樣的唯一的另外一種地球外的由Apollo 和 Luna太空使命所帶回的風化表巖，因此研究人員也對這兩種風化表巖進行了仔細的比對。
德克薩斯州休斯敦的美國宇航局 - 約翰遜太空中心的Michael Zolensky是該研究報告的共同作者，他說：“有關這一絲川分析的很酷的事情是我們能夠從如此小的樣本中獲得極其大量的數據。當研究人員在分析來自月球的風化表巖時，他們需要用公斤重量大小的樣品。但是在過去的40年時間內，專家們已經研發出了可以分析極小樣本的技術。如今，我們已經用幾個毫微克的來自絲川的塵埃來獲取了所有這些資訊。”
據研究人員披露，絲川的風化表巖受到了侵蝕及對該小行星表面撞擊的影響，而月球的風化表巖則更長時間地暴露在太陽風和太空風化的環境中，因此它們的化學成分有了更大的改變。
日本水戶的茨城大學的Takaaki Noguchi 及其同事提到，在月球塵埃和絲川樣本間存在的這一化學上的差異是天文學家在過去從來未能肯定地將普通的球粒隕石與S-型小行星聯系在一起的原因之一。
“太空風化是無空氣的星體（如小行星和月球）表面與太空中的高能粒子間的相互作用。當這些高能粒子（如太陽風，從太陽噴射出的等離子體及快速移動的微流星體）撞擊到某個星體的時候，它們的表面部分會發生凝結。在真空的太空中，當人們從地球上觀察時，這些積淀物會產生能極大地影響這些天體可見光譜的小型鐵質顆粒。”
但是現在，研究人員無需在將來用月球樣本來估計某小行星上的太空風化，他們可以轉而用該小行星的風化表巖來直接了解這些過程。
由日本東京大學的Keisuke Nagao和札幌的北海道大學的Hisayoshi Yurimoto所主持的兩項國際性的研究還分別確定了絲川表面的風化表巖存在了多長的時間，并在普通球粒隕石及其S-型小行星母體中的氧同位素之間建立了某種直接的關聯。
據這些研究人員披露，來自絲川的塵埃在該小行星的表面存在的時間不到8百萬年。他們提出，來自這些小行星的風化表巖物質可輕易地逃逸至太空而成為飛向地球的隕星。
據Zolensky的說法：“來自絲川小行星表面的這一塵埃將成為某種天文學家可以使用的羅塞塔石碑。現在我們了解了隼鳥號飛船樣本中的主要的礦物和化學組成，我們可以將其與那些撞擊地球的隕石進行比較并嘗試確定這些球粒隕石來自哪些小行星。”
【新研究證實飛向地球的隕石來自石質小行星】
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