“龙宫”的“骨质疏松”或是太阳系早期行星的“典型症状”

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太阳系形成于大约45亿年前。无数“碎片”一样绕太阳系中心轨道运行的小行星,是太阳系早期形成过程的见证者。它们中的大部分是碳含量丰富的C型小行星。

  在这几十亿年间,C型小行星几乎没什么变化,如同“时间胶囊”一般将古老时期的物质保存了起来。日本“隼鸟二号”(Hayabusa2)探测器的目标“龙宫”(Ryugu)便是其中一颗。

  近日,“隼鸟二号”传回的红外图像数据已发表在《自然》杂志上,显现出“龙宫”几乎完全由多孔的松散物质组成。科学家推测,以“龙宫”为代表的C型小行星,其脆弱的多孔结构可能类似于星子,星子形成于原始的太阳星云,并在无数次碰撞中累积形成行星。

  然而,迄今为止,我们并未完全了解太阳系早期的形成历史,许多相关理论都是建立在模型数据基础之上,还没有得到实际观测的证实。现在,携带“龙宫”样本的“隼鸟二号”正在归来的途中,科学家希望能通过这些样本找到这个答案。

  C型小行星见证太阳系“幼年”

  C型小行星是一类含碳的小行星,也是太阳系中最为丰富和原始的小行星类型。它们约占已知小行星总数的75%,在太阳系小行星主带里的占比更高,并且深入主带外缘。

  “由于体积较小,诞生以来的进化程度较低,C型小行星仍然保留着大多数原始小行星时期的物理条件,诸如包络外壳、孔隙度和粒度分布等。因此,它们的存在,为理解太阳系的起源和演化提供了线索。”中国科学院国家天文台研究员平劲松介绍道。

  晴朗的夜空里,我们很难捕捉到C型小行星的身影。由于孔隙度高、反照率极低,它们在夜空里比其他类型的小行星更暗,需要使用小型光学天文望远镜才看得见。天文观测表明,这类小行星的光谱中除了不含氢、氦和挥发物之外,它们的化学组成和原始的太阳星云几乎一样,也有水合矿物。

  整体上看,C型小行星的光谱与碳质球粒陨石非常相似。一般认为,降落在地球表面上的碳质球粒陨石很可能来源于C型小行星。并由此推断,碳质球粒陨石中也保存了形成太阳系的太阳星云的成分。

  “构成太阳系的气体和尘埃物质,在之前可能参与过早期一代、二代恒星的诞生过程。”平劲松指出,数十年来科学家们在碳质球粒陨石中发现,多种元素的特殊同位素组成有变化。这种组成变化无法用太阳系内部过程进行解释。对太阳系来说,这种同位素组成的变化,可能是太阳系形成时就固有的。

  一直以来,科学家希望通过探测C型小行星,来了解太阳系行星系统的诞生和早期行星演化的过程。在“隼鸟二号”探测“龙宫”之前,美国国家航空航天局曾针对另一个编号为253马蒂尔德的C型小行星

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