除了氨基酸,“龙宫”里还发现了啥?隼鸟2号任务返回样本全面分析给出答案

本文转自:科技日报
科技日报采访人员?张梦然
隼鸟2号于2014年12月从日本鹿儿岛县种子岛宇宙中心发射升空 , 目标是小行星“龙宫”——据认为该小行星上存在可能代表了生命起源的有机物和水 。
“龙宫”是一种非同寻常的C型小行星 , 和其他小行星相比 , 它保留了更多的原始外太阳系物质 , 受太阳加热的影响却要小得多 。
这意味着 , 它的样本将为人类揭开更多谜底 , 同时 , 也带来更多未知 。
在太阳系历史早期就存在液态水
最初的地球望远镜和来自隼鸟2号的遥感信息表明 , “龙宫”可能含有有机物和少量的水(黏在矿物表面或包含在其结构中) 。然而 , 使用这种方法研究C型小行星非常困难 , 因为它们太暗了 , 得到的数据几乎没有可用于识别特定物质的信息 。因此 , 采样带回是增加对这一类型小行星理解的非常重要的一步 。
2020年12月 , 大约5.4克样本被带回地球 。最初 , 研究人员用配备金刚石刀的切片机切开颗粒 , 获得了样品的外部和物理信息 。在内部 , 样本显示出冻融的纹理和不同矿物的细粒 , 其中一些粗粒成分分散在各处 。大多数矿物是称为页硅酸盐(黏土)的含水硅酸盐 , 它是通过非含水硅酸盐矿物和液态水(水蚀变)的化学反应形成的 。这些证据连同冻融纹理一起 , 表明样品在过去经历过液态水和冰冻水 。
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几种代表性的“龙宫”小行星颗粒的外观 。
图片来源:《日本学士院院刊》B系列第98辑
通过分析 , 研究人员发现水蚀变在太阳系形成后前260万年达到峰值 。这意味着来自“龙宫”的材料在太阳系历史的早期就存在液态水 , 而融化冰的热量可能由放射性元素提供 , 这些元素只能维持相对较短的时间(几乎所有元素在500万年之后都会消失) 。在大部分放射性元素衰变后 , “龙宫”会再次冷却并冻结 。
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“龙宫”样本颗粒的代表性部分的内部特征 。
图片来源:《日本学士院院刊》B系列第98辑
“龙宫”还含有铬、钙和氧同位素 , 这表明它保存了来自原太阳星云的最原始物质 。此外 , 来自“龙宫”的有机材料记录了原始同位素特征 , 再加上丰富的水和缺乏任何内太阳系物质或特征 , 这些都可表明 , “龙宫”内的物质在太阳系很早就黏在一起(吸积)并发生水性变化 。
然而 , 为了形成液态水 , 通过放射性衰变加热冰冷的岩石体 , 要求天体至少有几十公里的大小 。因此 , “龙宫”最初一定是一个更大的天体(微行星)的一部分 。
升华成为岩石小行星
冰冷的微行星被认为是彗星的来源 。彗星可通过碰撞分解而形成 , 如果“龙宫”的微行星前身在重新冻结后受到撞击 , 那么就可产生一颗保留微行星许多原始特性的彗星 。作为一颗彗星 , 碎片需要通过某种动力路径从外太阳系移动到内太阳系 。
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“龙宫”形成和演变的过程 。
图片来源:《日本学士院院刊》B系列第98辑
一旦进入内太阳系 , “龙宫”就会经历显著的升华 。先前研究中的建模表明 , 升华可增加“龙宫”旋转的速率 , 并导致其独特的旋转顶部形状 。升华还可能导致水蒸气射流的形成 。