打开小行星的“时间胶囊”

本文转自:北京邮电大学出版
小行星中有些什么秘密?克里斯蒂娜·托马斯希望这个问题的答案有助于我们理解太阳系是如何在50亿年前形成的 。这位行星科学家主要研究小行星家族 , 那是一些飘浮在太空中的岩石和由岩石碎片组成的群 。每个群都来自一个很大的小行星“父亲”或者“母亲” , 它们因为种种剧烈事件破碎了 。
托马斯希望通过观测这些较小的岩石块 , 弄明白那些更大的、被认为是小行星“父母”的“身体中”隐藏着怎样的秘密 。托马斯是美国航空航天局戈达德宇宙飞行中心的研究科学家 , 她为行星科学研究所和大学空间研究协会工作 。
托马斯要寻找的“小行星家族”很年轻 , 只有几亿岁 。“这些年轻的‘家族’是早期太阳系留给我的‘时间胶囊’ , ”她说 , “它们刚刚被‘打开’ , 而我希望这样的状态有利于里面原有的东西得到保存 。”
打开小行星的“时间胶囊”
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托马斯通过研究那些岩石反射的太阳光 , 来弄清楚它们是由什么组成的 。她知道 , 每种元素反射的光线都拥有独特的波长模式 , 这种模式被称为光谱 。它很像物质的“指纹” 。托马斯使用光谱仪把小行星反射出的太阳光分解成不同的波长 , 这个过程很像用一个棱镜把白光分解成一道彩虹 。然后 , 她把来自小行星的光谱和地球上已有元素的光谱进行对比 , 直到找到相同的光谱 。
她说:“这是一种匹配游戏 。”
【打开小行星的“时间胶囊”】当托马斯有了研究某颗小行星的想法时 , 她要首先写一份提案 。在这份提案中 , 她要解释如何实施她的计划 , 并对她希望使用的望远镜提出时间方面的申请 。她经常使用美国航空航天局的红外望远镜 , 这架望远镜设在夏威夷 , 但托马斯可以在自己家中的电脑上进行观测 。当她的观测之夜终于来临时 , 她会用一个特殊的密码登录望远镜的计算机 , 联系上望远镜的操作员 。“然后 , 我会冲一壶茶 , 准备熬上一整夜 。”她说 。
托马斯会告诉操作员将望远镜指向哪里 , 什么时候调节焦距 。接下来 , 她开始收集数据 。她说:“我到第二天早晨或者下午都不会休息 , 我要下载所有的数据 。”
有一个疑惑一直困扰着托马斯 。行星科学家已经获得了很多证据 , 可以证明大型小行星可能在它们成长的某个阶段熔化过 。岩石中的一些元素拥有放射性 , 而放射性物质在衰变的时候散发热量 , 那些热量应该可以导致岩石的熔化 。假如真是这样 , 岩石中的较重元素就会向星核聚集 , 星体中的物质应该出现分层现象 。
科学家知道 , 这样的事的确发生过 , 但他们还没有在小行星中发现证据 。那些熔化过的物质在哪里呢?
托马斯希望自己能够找到线索 , 证明一个小行星“家族”中的所有岩石是相同的 , 或者小岩石与来自大型小行星的岩石是不同的 。“能不能找到一些它们在过去的历史中发生过熔融的证据呢?”她说 , “假如我们能够回答这个问题 , 那么对于早期的太阳系究竟发生了什么 , 我们就找到理解的途径了 。”