2014年,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)发射了隼鸟2号宇宙飞船,访问了小行星龙宫。它于2018年6月抵达这颗小行星,并在轨道上对其进行了一年多的研究。隼鸟2号甚至向小行星表面派出了4个漫游者。发射后,它于2020年12月飞过地球,并留下了一份龙宫的样本。
在那次令人印象深刻的任务所产生的所有科学结果中,最有趣的可能是:龙宫小行星可能不是一颗小行星。它可能是彗星的残骸。
隼鸟2号任务表明,小行星龙宫是一个碎石堆小行星。它不是一块巨大的岩石,而是小岩石的集合体。和其他一些小行星一样,它的形状像一个旋转的陀螺。小行星的快速旋转使它形成了这个形状。
作者们说,“龙宫的形成方案被广泛接受,是更大的小行星之间的灾难性碰撞,以及随后碰撞碎片的缓慢重力积累。”
许多Hyabusa 2的证据支持龙宫是一颗小行星的观点,自1999年发现它以来,天文学家就一直认为这是事实。但在不符合小行星定义的证据中,有一件事很突出:龙宫富含有机物。
如果龙宫是由两颗较小的小行星碰撞而成的碎石堆小行星,那么为什么它有这么多集中的有机物质呢?
这个问题是发表在《天文学杂志通讯》上的一项新研究的核心,该研究题为《小行星162173龙宫:彗星的起源》。第一作者是名古屋市立大学副教授三浦仁。
在他们的论文中,作者们说,龙宫不仅可能是一颗彗星的残骸,而且类似的碎石堆小行星也可能是以前的彗星。天文学家称这些天体为彗星小行星过渡天体(CAT)。
彗星形成于太阳系遥远的寒冷地带。与全是岩石的小行星不同,彗星是冰的,含有岩石和冻结的挥发物。这些挥发物主要是水冰,但彗星也含有冻结的二氧化碳、氨、甲烷和一氧化碳。天文学家有时称它们为“脏雪球”。彗星也有不受束缚的大气层。当它们接近太阳时,温度会融化一些产生大气的挥发物,它们会升华到太空中。大气中含有灰尘和挥发性气体。
但在多次接近太阳之后,一些彗星将其挥发性物质全部释放到太空中。剩下的只是石头。这些彗星有时被称为灭绝的彗星。
如果龙宫确实是一颗彗星,那能解释龙宫的特征吗?
龙宫的旋转速度很快,这可能源于它之前作为一颗彗星的生命。“冰的升华导致彗星的核心失去质量和收缩,这增加了它的旋转速度,”第一作者三浦在新闻发布会上说。“由于这种向上的自旋,彗星核可能获得了形成自旋顶部形状所需的转速。”
据三浦博士说,彗星灭绝假说也可以解释有机物含量高的原因。检测到的有机分子包括CO、CO2、甲醇、羰基硫化物、甲醛、甲酸、甲烷和氰酸盐。此外,彗星的冰成分被认为包含了星际介质中产生的有机物。这些有机物质会沉积在冰升华后留下的岩石碎片上。”
像龙宫这样的彗星具有与碳质球粒陨石一样的有机物,但它们都集中在表面。“从反照率推断,局部浓度可能是有机物含量极高的原因,”该论文指出。
研究小组用数值模拟验证了他们的假设。他们计算了龙骨失去所有挥发物并变成岩石遗迹需要多长时间。他们还计算了使这颗小行星形成今天的形状所需的转速的增加。
“我们的计算表明,龙宫曾经是一颗彗星,在最初的10年里非常活跃,在其剩余的动态生命周期中,它是一颗碎石堆的小行星,”该研究说。“这种情况与太阳系中现代彗星的动态演化相一致。”
本研究重点研究的小行星具有3个特征:旋转顶形、碎石堆组成/形态和高浓度有机物。结果表明,龙宫和类似的小行星属于彗星-小行星过渡天体(CATs)。三浦博士解释说:“猫是一种小型天体,它们曾经是活跃的彗星,但现在已经灭绝,显然与小行星没有什么区别。”“由于它们与彗星和小行星都很相似,CATs可以为我们了解太阳系提供新的视角。”
隼鸟2号将它的龙宫样本带回地球,而另一项任务也将很快完成同样的任务。美国宇航局的奥西里斯-雷克斯宇宙飞船访问了小行星本努,这是一颗与龙宫非常相似的小行星,并将于2023年将其样本带回地球。对这些样本的分析应该可以确定龙宫和本奴是小行星还是猫科动物。