[ 返回 EurekAlert! 中文 ] 公开发布日期: 2011年08月26日
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新的研究证实:飞向地球的陨石来自石质小行星

隼鸟号航天舱降落在南澳大利亚武麦拉。此图像为Tomoki Nakamura和他的同事们着作的

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研究人员第一次能够近距离地观察一个小型、石质小行星表面的尘埃。这尘埃是隼鸟号飞船从该星球上采集并将其带回地球的。详见本星期出版的《科学》杂志专刊的对这些尘埃粒子所做的分析证实了人们一个长久以来的怀疑:那些在地球上发现的最常见的陨石(称作球粒陨石)是产自这些石质或称S-型小行星的。 由于球粒陨石属于太阳系中最原始的物体,这一发现还意味着这些小行星记录了太阳系早期事件的漫长而且丰富的历史。

8月26日刊的《科学》杂志中包括了6个报告和一篇《观点栏目》文章,它们重点介绍了对这种小行星尘埃的最初的研究。 《科学》杂志是AAAS这一非营利性的科学协会出版的。

隼鸟号太空船是由日本宇航探索局(JAXA)在2003年发射升空的,旨在对接近地球的一个叫做25143丝川的小行星表面进行取样。 这一无人驾驶的飞船在经过大约2年多一点的时间之后到达了其目的地,并在2005年11月在丝川的表面分别做了2次着陆。 尽管其最初的取样器发生了故障,但该飞船还是能够用一只弹性取样触角击打该小行星的表面并能够捕捉到少量被其激起的尘埃颗粒。 在隼鸟号于2010年6月重返地球的大气层并在南澳大利亚着陆时,它带回的细小的样本被不同的研究团队进行了详尽的分析。

物理科学栏副主编Brooks Hanson说:“《科学》杂志对此感到非常兴奋,并非常高兴地介绍这些重要的科学分析。研究人员从地球以外所收集到的第一批样本来自月球,对这些样本所做的第一批分析也是由《科学》杂志发表的。这些样品,加上更加近期的对某个彗星和太阳风的取样已经改变了我们对太阳系和地球的见解。它们仍然还在不断产生重要的结果。隼鸟号带回的这些样本是第一批采自某个小行星的样本。它们不但能够提供人们有关丝川小行星历史的重要资讯,而且通过提供人们需要的只有用直接采样才可能得到的地面实况,它们还帮助让其它重要的样本如收集到的陨星和月球上的样本变得更加有用。”

由隼鸟号取样的小行星是一种石质(S-型)的小行星,其外观像一个碎石堆。 根据在地面的观察,研究人员相信,一般位于我们太阳系小行星带的内侧和中部的类似的S-型小行星是经常撞击地球的大多数小陨星的来源。 但是,这些小行星的可见光谱从来没有准确地与那些常见的球粒陨石的可见光谱相符,这一事实使得许多研究人员对其实际的归属产生了怀疑。 要想证实陨星和这些S-型小行星之间有直接关系的唯一方法是对某个小行星表面的风化表岩做实体取样。

日本仙台东北大学的Tomoki Nakamura及其来自日本各地和美国的同事是第一批分析由隼鸟号飞船带回的该风化表岩的人。 该研究团队应用强力电子显微镜加上X-光衍射技术来研究丝川星尘颗粒的矿物化学。

Nakamura说:“我们的研究展示,从S-型小行星上得到的岩石颗粒与普通球粒陨石等同,这证明小行星确实是非常原始的太阳系星体。”

研究人员还注意到,丝川的风化表岩经历了明显的加温和撞击的影响。 基于其尺码,他们得出结论,该小行星实际上是由一个大得多的小行星的小型碎片组成的。

Nakamura说:“从该小行星上获得的颗粒经历了长时间的大约800摄氏度的加热。但是,要达到800摄氏度,小行星的直径需要有大约12.4英里(20公里)。丝川小行星目前的尺码要比那个直径小的多,因此它肯定是首先形成一个较大的星体,并接着被某撞击事件击碎而重新组合成其现在的形状。”

不同研究团队的成员,其中包括来自东京都立大学的Mitsuru Ebihara 及其美国和澳大利亚的同事将隼鸟号带回的极其细小的风化表岩颗粒切开,并对其内的矿物质进行观察。 它们的组成显示,这些尘埃颗粒保留了来自早期太阳系原始成分的记录。 现在,这些矿物组成可被用来与成千上万个坠落到地球的陨石进行比较,并与其它太空中的小行星的可见光谱进行相关比较。

日本丰中大阪大学的Akira Tsuchiyama及其来自世界各地的同事也对这些尘埃颗粒的三维结构进行了分析。 由于来自月球表面的尘埃是研究人员可以直接取样的唯一的另外一种地球外的由Apollo 和 Luna太空使命所带回的风化表岩,因此研究人员也对这两种风化表岩进行了仔细的比对。

德克萨斯州休斯敦的美国宇航局 - 约翰逊太空中心的Michael Zolensky是该研究报告的共同作者,他说:“有关这一丝川分析的很酷的事情是我们能够从如此小的样本中获得极其大量的数据。当研究人员在分析来自月球的风化表岩时,他们需要用公斤重量大小的样品。但是在过去的40年时间内,专家们已经研发出了可以分析极小样本的技术。如今,我们已经用几个毫微克的来自丝川的尘埃来获取了所有这些资讯。”

据研究人员披露,丝川的风化表岩受到了侵蚀及对该小行星表面撞击的影响,而月球的风化表岩则更长时间地暴露在太阳风和太空风化的环境中,因此它们的化学成分有了更大的改变。

日本水户的茨城大学的Takaaki Noguchi 及其同事提到,在月球尘埃和丝川样本间存在的这一化学上的差异是天文学家在过去从来未能肯定地将普通的球粒陨石与S-型小行星联系在一起的原因之一。

“太空风化是无空气的星体(如小行星和月球)表面与太空中的高能粒子间的相互作用。当这些高能粒子(如太阳风,从太阳喷射出的等离子体及快速移动的微流星体)撞击到某个星体的时候,它们的表面部分会发生凝结。在真空的太空中,当人们从地球上观察时,这些积淀物会产生能极大地影响这些天体可见光谱的小型铁质颗粒。”

但是现在,研究人员无需在将来用月球样本来估计某小行星上的太空风化,他们可以转而用该小行星的风化表岩来直接了解这些过程。

由日本东京大学的Keisuke Nagao和札幌的北海道大学的Hisayoshi Yurimoto所主持的两项国际性的研究还分别确定了丝川表面的风化表岩存在了多长的时间,并在普通球粒陨石及其S-型小行星母体中的氧同位素之间建立了某种直接的关联。

据这些研究人员披露,来自丝川的尘埃在该小行星的表面存在的时间不到8百万年。 他们提出,来自这些小行星的风化表岩物质可轻易地逃逸至太空而成为飞向地球的陨星。

据Zolensky的说法:“来自丝川小行星表面的这一尘埃将成为某种天文学家可以使用的罗塞塔石碑。现在我们了解了隼鸟号飞船样本中的主要的矿物和化学组成,我们可以将其与那些撞击地球的陨石进行比较并尝试确定这些球粒陨石来自哪些小行星。”

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Nakamura等人的报告得到了来自美国宇航局研究基金的额外资助。

Yurimoto等人的报告得到了来自Monka-sho基金和NASA Muses-CN/Hayabusa Program的额外资助。

Ebihara等人的报告得到了日本教育、文化、科学和技术部发放的资助款及美国宇航局基金的额外资助。

Noguchi的报告得到了来自NASA Muses-CN/Hayabusa Program的额外资助。

Tsuchiyama等人的报告得到了日本教育、文化、科学和技术部发放的资助款及NASA Muses-CN/Hayabusa Program的额外资助。

美国科学促进会(AAAS)是世界上最大的综合科学协会。它是《科学》杂志(www.sciencemag.org)和《科学-转化医学》(www.sciencetranslationalmedicine.org)以及《科学-信号转导》的出版机构。美国科学促进会成立于1848年,它包括了近262个科学协会和科学院,其服务的对象有1000万人。《科学》拥有世界上任何同侪审议的综合性科学杂志中的最大的付费发行量,估计其读者总人数有1百万人。非营利的美国科学促进会(www.aaas.org)对所有人开放,并通过科学政策新方案、国际性计划、科学教育及其它等来履行其“促进科学及服务社会”的使命。如欲阅读最新的科研新闻,请登录科学新闻网页EurekAlert! www.eurekalert.org 以及EurekAlert!中文版 www.chinese.eurekalert.org。这是美国科学促进会提供的一项服务。



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