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研究表明金屬小行星Psyche可能隱藏著岩石成分

研究表明金屬小行星Psyche可能隱藏著岩石成分

2022-02-16 Comments 0 Comment

科學家們認為小行星Psyche可能是一個大的“純鐵球”,但是新的研究表明它很可能隱藏著岩石成分。根據布朗大學和普渡大學的研究人員的一項新研究,美國宇航局(NASA)計劃在2026年用航天器訪問的小行星16 Psyche,其蘊藏的重金屬可能比科學家所猜測的要少,而硬岩要多。

Asteroid-Psyche-Illustration-777x583.jpg

Psyche在火星和木星之間的小行星帶中圍繞太陽運行,是最大的M型小行星,其主要成分是鐵和鎳,而不是構成大多數其他小行星的矽酸鹽岩石。但是當從地球上看時,Psyche對其成分發出了混合信號。

它所反射的光線告訴科學家,其表面確實主要是金屬。這導致人們猜測,Psyche可能是一個原始行星體的暴露的鐵芯–它的岩石外殼和地幔在一次古老的碰撞中被炸掉了。然而,對Psyche的質量和密度的測量告訴研究人員一個不同的故事。它的引力對鄰近天體的拉扯方式表明,Psyche的密度遠遠低於一個巨大的鐵塊應該有的密度。因此,如果Psyche確實是全金屬的,它就必須是高度多孔的–有點像一個巨大的鋼絲棉球,其空隙和固體金屬的比例幾乎相等。

布朗大學的博士生、該研究的主要作者Fiona Nichols-Fleming說:“我們在這項研究中想做的是看看像Psyche這樣大小的鐵體是否有可能保持接近50%的孔隙率。我們發現,這是幾乎不可能的。”

2.jpg

為了進行進一步的研究,Nichols-Fleming與布朗大學的副教授Alex Evans以及普渡大學的教授Brandon Johnson和Michael Sori合作。該小組根據已知的金屬鐵的熱屬性建立了一個計算機模型,以估計一個大型鐵體的孔隙率將如何隨著時間的推移而演變。

該模型顯示,為了保持高度的多孔性,Psyche的內部溫度必須在其形成後不久冷卻到800開爾文以下。在高於這個溫度的情況下,鐵的延展性會非常好,Psyche自身的重力會使其內部的大部分孔隙坍塌。研究人員說,根據對早期太陽系條件的了解,像Psyche這樣大小的天體(直徑約為140英里)極不可能如此迅速地冷卻下來。

此外,任何可能在Psyche形成後為其增加孔隙的事件–例如一次巨大的撞擊–都可能將Psyche重新加熱到800K以上。

研究人員總結說,綜合來看,這些結果表明Psyche可能不是一個多孔的全鐵體。更有可能的是,它藏有一個隱藏的岩石成分,促使其密度下降。但是,如果Psyche確實有一個岩石成分,為什麼從地球上看它的表面看起來如此金屬化呢?研究人員說,有幾種可能的解釋。

其中一個可能性是“鐵火山”現象。研究人員說,有可能Psyche實際上是一個具有岩石地幔和鐵核心的分化體。但是廣泛的鐵火山活動可能已經將大量的Psyche的核心帶到了表面,在其岩石地幔上塗上了一層鐵塗層。Johnson和Evans之前的研究表明,鐵火山活動在Psyche這樣的天體上是可能的。

無論情況如何,科學家們很快就會對這顆神秘的小行星有一個更清晰的了解。今年晚些時候,NASA計劃發射一個航天器,在經過四年的小行星帶旅行後與Psyche會合。

Nichols-Fleming說:“這項任務令人激動,因為Psyche是一個如此怪異和神秘的東西。所以任務發現的任何東西都將是太陽系真正重要的新數據點。”

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