“龍宮”再次給科學家帶來驚喜新線索揭示這顆小行星誕生於木星附近
來自小行星”龍宮”的樣本再次讓科學家們大吃一驚，它挑戰了先前關於富碳小行星如何形成的觀點。發表在《科學進展》上的最新研究表明，龍宮可能是在木星附近形成的，而不是像以前的研究表明的那樣在土星軌道之外形成的。
日本隼鳥2號（Hayabusa2）任務對小行星龍宮（Ryugu）樣本進行的新同位素分析表明，龍宮是在木星附近而非土星之外形成的，揭示了太陽系早期小行星形成過程的複雜細節。 資料來源：日本宇宙航空研究開發機構
四年前，日本的隼鳥2號任務將龍宮的樣本帶回了地球。 德國馬克斯-普朗克太陽系研究所（MPS）的研究人員將這些樣本中發現的鎳類型與典型富碳隕石中的鎳類型進行了比較。 他們的研究結果顯示了一種新的可能性：不同的富碳小行星可能是在木星附近的同一地區形成的，儘管形成過程各不相同，而且相隔約兩百萬年。
自從隼鳥2 號探測器於2020 年12 月將龍宮樣本送到地球以來，這些材料已被徹底分析。 這些黑漆漆的小顆粒最初在日本進行檢測，然後被送到世界各地的研究機構。 在那裡，科學家們對樣本進行了測量、稱重和化學分析，並對它們進行了紅外線、X 射線和同步輻射測試。 在MPS，研究人員專注於研究包括鎳在內的金屬同位素比率。 這些同位素研究涉及對中子計數不同的元素進行檢測，有助於科學家確定”龍宮”可能是在太陽系的哪個位置形成的。
“龍宮”是一顆近地小行星：它圍繞太陽的軌道與地球的軌道交叉（沒有碰撞的危險）。 不過，研究人員認為，與其他近地小行星一樣，龍宮並非太陽系內部的原生小行星，而是從位於火星和木星軌道之間的小行星帶來到這裡的。 小行星帶的實際誕生地可能離太陽更遠，在木星軌道之外。
龍宮的”家族關係”有助於揭示其起源和進一步演變。 龍宮在多大程度上與眾所周知的隕石類別的代表相似？ 這些隕石是小行星的碎片，它們從太空來到地球。
太陽系形成約200 萬年後，第一批由塵埃、碳質球粒隕石、早期凝結物和鐵鎳顆粒組成的Ivuna類碳質球粒隕石在尚年輕的木星軌道外聚集。 大約兩百萬年後，Ivuna類碳質球粒隕石透過光蒸發形成。 它們含有特別多的鐵鎳顆粒。 資料來源：MPS（Fridolin Spitzer）
近幾年的調查發現了一個驚喜： “龍宮”一如所料，屬於一大群富碳隕石–Ivuna類碳質球粒隕石。 然而，對其成分的詳細研究將其歸入了一個罕見的組別：Ivuna類碳質球粒隕石，以發現其最著名代表的坦尚尼亞地點命名。 除了”Ivuna”隕石本身，迄今只發現了另外八塊這種奇特的標本。 由於它們的化學成分與太陽相似，因此被認為是在太陽系最外緣形成的特別原始的物質。
本次研究的共同作者、MPS 科學家Timo Hopp 博士解釋說：”到目前為止，我們一直認為龍宮的起源地也在土星軌道之外。”
哥廷根科學家的最新分析現在描繪了一幅不同的圖像。 研究團隊首次研究了”龍宮”小行星四個樣本和六個Ivuna類碳質球粒隕石樣本中鎳同位素的比例。 結果證實了”龍宮”與Ivuna類碳質球粒隕石間的密切關係。 然而，太陽系邊緣有一個共同誕生地的觀點已不再令人信服；
發生了什麼事？ 到目前為止，研究人員一直認為碳質球粒隕石是由三種”成分”組成的混合物，甚至可以用肉眼從橫截面上看到。 圓形、毫米大小的包裹體和較小、形狀不規則的包裹體密集地嵌在細粒岩石中。 這些不規則的包裹體是曾經圍繞太陽運行的熱氣盤中最先凝結成固體團塊的物質。 富含矽酸鹽的碳質球粒隕石是後來形成的。
迄今為止，研究人員一直將碳質球粒隕石與其他類碳質球粒隕石之間同位素組成的差異歸因於這三種成分的不同混合比例。 例如，碳質球粒隕石主要由細粒岩石組成，而同類隕石的內含物則豐富得多。 然而，如研究小組在本期出版品中所描述的，鎳的測量結果並不符合此方案。
研究人員的計算結果現在表明，他們的測量結果只能用第四種成分來解釋：微小的鐵鎳顆粒，這些顆粒也一定是在小行星形成過程中累積起來的。 就”龍宮”和碳質球粒隕石而言，這一過程肯定特別有效。 「新研究的第一作者、公安部的弗里多林-斯皮策（Fridolin Spitzer）總結說：”龍宮和碳質球粒隕石的形成過程與其他碳質球粒隕石的形成過程肯定完全不同。
據研究人員稱，第一批Ivuna類碳質球粒隕石在太陽系形成約200萬年後開始形成。 在尚且年輕的太陽的引力吸引下，塵埃和第一批固體團塊從氣體和塵埃盤的外緣進入太陽系內部，但在途中遇到了一個障礙：新形成的木星。
在木星軌道外，較重和較大的團塊積聚在一起–從而成長為帶有許多內含物的碳質球粒隕石。 在這個發展過程的末期，也就是大約200 萬年之後，另一個過程佔了上風：在太陽的影響下，木星軌道外的原始氣體逐漸蒸發，導致主要是塵埃和鐵鎳顆粒的累積。 這就導致了碳質球粒隕石的誕生。
「結果令我們非常吃驚。我們不得不完全重新思考–不僅是對龍宮，而且是對整個碳質球粒隕石群，”來自MPS的克里斯托夫-布克哈德（Christoph Burkhard）博士說。碳質球粒隕石不再是來自太陽系最外緣的其他碳質球粒隕石的遙遠的、有點異國情調的親戚，而是可能在同一地區形成的更年輕的兄弟姐妹，只是形成的過程和時間不同而已。 “
目前的研究表明，實驗室研究對於破解太陽系的形成歷史至關重要。
編譯自/ SciTechDaily