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摸底金属小行星

2018-01-19 09:28:34 来源: 科技日报 作者: 刘 霞

摸底金属小行星——NASA“普赛克”任务将首次探索非岩石或冰冻星球

“普赛克”任务图片来源:美国太空网

今日视点

在《自然》杂志的2018年科技展望中,重点提到了美国国家航空航天局(NASA)即将拜访小行星“贝努”,而与“贝努”的声名远播相比,另一颗小行星16普赛克(16 Psyche)更为低调、神秘而独特。据美国太空网近日消息,这颗金属小行星或许已做好准备,迎接NASA探测器的到来。NASA此番造访不仅要摸清这颗小行星的“家底”,也是为了更进一步了解太阳系的起源以及地球的内核。

首次探索金属小行星

16普赛克位于火星与木星之间,直径约为252千米,其与太阳的距离是地球与太阳距离的三倍多。本次探索任务被命名为“普赛克”。2017年1月4日,NASA选定登陆该小行星的飞行任务,作为该机构“发现计划”的两个任务之一。

2017年5月底,NASA宣布将探索16普赛克的任务提前一年,于2022年夏天开始。此外,NASA还发现了一条更快抵达16普赛克的捷径。这条捷径意味着航天器不需要围绕地球旋转获得加速,也不会靠近太阳。如此一来,航天器不仅可比原计划提前4年(于2026年)到达,而且需要的隔热保护也更少。

科学家之所以对这颗小行星产生浓厚兴趣,主要在于它由金属构成。他们推断,16普赛克与其他岩石星球邻居不同,或许完全由镍和铁组成——就像地球的内核。据任务首席科学家、亚利桑那州立大学地球与太空探索学院主任琳迪·埃尔金斯-坦顿估计,仅16普赛克上的铁矿就值1亿亿美元。

因此,前往16普赛克的计划,是科学家首次探索一颗金属而非岩石或冰冻星球。此外,小行星由原始物质组成,这些原始物质是产生太阳系的尘云遗留物,因此,探索小行星可以揭示很多与太阳系起源和进化有关的信息,而这也正是这趟旅程的主要目标。

或是行星裸露内核遗留物

16普赛克完全由金属组成,再加上其大小,科学家因此提出理论称,它可能是一颗早期行星内核的遗留物。

人类关于小行星以及行星演化的很多知识来源于对陨石的研究。很多小行星和彗星是原行星,由与形成太阳系同样的尘云累积而成。这些原行星不断发生碰撞,引力拉动它们聚集在一起形成更大的天体。这些天体变得越来越大,越来越热,足以部分熔化,使铁等重金属下沉到天体内核,而硅等更轻的元素上升到表面。

这一过程名为“分化”,可以解释地球和金星、水星、火星等行星为何拥有铁核以及富含硅的地幔和地壳。科学家认为,在一次巨大的撞击中,一颗行星的地幔被剥离,留下铁核,而16普赛克小行星就是这一铁核的遗留物。

尽管如此,16普赛克头上仍蒙着多层面纱,亟待揭开。比如,如何让一颗行星失去地幔而只留下内核?富含铁的天体是否拥有另外一套并不涉及分化过程的形成机制?16普赛克可能曾被熔化,若确实如此,它是从内部向外冷却还是从表面到内核冷却?地球的磁场来自环绕固体内核旋转的液体外核,这一过程会在16普赛克那儿出现并制造出一个磁场吗?除了铁之外,核内还聚集有何种元素?与岩石或冰冻星体相比较,铁星体表面的地质情况有何不同?上述诸多问题都要等到探测器到达16普赛克后才能获得解答。

通过探索外太空了解地球

拜访小行星还有其他一些原因。

首先,避免小行星同地球相撞。小行星撞上地球,后果会很严重。比如,约6500万年前,或许是一个15千米宽的小行星与地球的碰撞将恐龙从地球上抹去;2013年2月15日,一颗直径约20米的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克上空爆炸,冲击波震碎几千块玻璃,造成1200人受伤。有鉴于此,我们需要尽可能多地知道小行星的组成,从而设计出最好的方案来保卫地球。

此外,小行星也富含各种资源,包括水或其他有价值的物质,或能成为人类探索太阳系的“垫脚石”。而且,穿越地球轨道的小行星可供科学家练习采矿操作。包括行星资源公司在内的私人公司和卢森堡等国,目前都在着手进行小行星采矿的可行性研究。

为了收集尽可能多的信息,“普赛克”探测器将携带4台设备,分别是照相机、记录小行星化学组成的伽马射线光谱仪、磁力计以及无线电引力实验设备。收集的数据将帮助我们厘清16普赛克究竟是一颗前行星的冰冻内核,抑或只是未熔化金属的堆积物。如果它是内核,或许就能帮助我们确定地心究竟有什么。

针对这一任务,“普赛克”任务首席科学家埃尔金斯—坦顿总结道:“我们通过探索外太空来了解地球内部。”

(科技日报北京1月18日电)

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责任编辑:左瑾

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