作者:李惠钰 来源:中国科学报 发布时间:2023/10/15 15:37:30
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NASA发射航天器前往巨大金属小行星Psyche

 

 

科学家估计,Psyche是一颗直径约220公里的小行星,由30%至60%的金属组成。图片来源:NASA/JPL-Caltech/ASU

10月13日,美国国家航空航天局(NASA)耗资12亿美元的航天器从佛罗里达州发射升空。它将前往一颗富含金属的小行星,行程36亿公里。这颗小行星与科学家以前研究过的任何小行星都不同。

航天器的目的地是一块名为Psyche的太空岩石,它是太阳系中最大的金属物体。科学家认为,Psyche可能是一颗尚未形成的行星的核心。如果是这样的话,那么研究Psyche就像让时间旅行者了解数十亿年前太阳系的行星是如何形成的。

研究人员并不完全确定Psyche有多少是金属的,但根据他们的测量,“至少表面的一部分是金属”,美国亚利桑那州立大学的行星科学家、该任务的首席研究员Lindy Elkins Tanton说,“这是关键——我们希望看到金属表面。”

不过,要到达这颗小行星还需要一段时间。这艘同样名为Psyche的航天器预计到2029年才能抵达。

与此同时,研究人员和太空爱好者正在庆祝“重金属”的发射:Elkins Tanton的团队开玩笑说,要用重金属乐队的名字来命名Psyche表面发现的任何地质特征。金属乐队Pantera的前主唱为这次任务发表了一首颂歌,唱到Psyche是“一颗拥有强大力量的小行星——这是NASA最辉煌的时刻”。

太阳系中有数百万颗小行星,其中大多数是由岩石或岩石和冰的混合物组成。其中只有一小部分——一个被称为M型小行星的鲜为人知的集合,似乎主要是由铁和镍等金属构成。Psyche直径约220公里,是M型小行星中最大的一颗。

这使得它很有可能是一颗古老原行星暴露的核心。研究人员认为,45亿年前,太阳诞生后不久,围绕着恒星旋转的物质融合成行星。这些原行星内部的热量部分融化了它们,使它们的组成部分分离并形成被岩石包围的金属核。与其他太空岩石的碰撞可能剥离了它们的岩石外表,留下裸露的富含金属的核心在太空中呼啸而过。其中一个可能是Psyche。

地球也有类似的富含铁的地核,但它被埋在数千公里厚的岩石下。因此,研究Psyche可能是了解行星内部的一个窗口。

土豆形状的Psyche在位于火星和木星轨道之间的主要小行星带中绕太阳运行。该航天器将于2026年飞越火星,利用火星的引力加速与Psyche的会合,于2029年到达火星。然后,它将在两年多的时间里围绕这颗小行星运行,逐步接近其表面,同时收集有关Psyche的磁场、重力和矿物组成的数据。

行星科学家过去认为,Psyche可能由高达90%的金属组成。但地面和太空望远镜的观测逐渐表明,它还必须包含大量的岩石或其他物质。最新的估计表明,Psyche由30%到60%的金属组成,其密度介于纯铁陨石和纯岩石陨石之间。

“我们不太清楚和金属一起存在的是什么。”Elkins Tanton说,如果Psyche不是原行星的金属核心,那么另一种可能性是,它是由太阳系形成时的原始物质构成,这些物质从未融化,而是分层形成的。

10月2日,在德克萨斯州圣安东尼奥市举行的一次行星科学会议上,詹姆斯·韦伯太空望远镜公布的最新观测结果表明,Psyche甚至可能含有水,而水可能与金属颗粒混合的矿物结合在一起。

该任务在开发过程中遇到了几个障碍,包括与新冠肺炎疫情有关的延误,以及NASA喷气推进实验室人员的短缺,该实验室在建造航天器方面发挥着关键作用。这些问题将该任务预计于2026年至2029年抵达Psyche的时间推迟。然后,在肯尼迪航天中心发射的最后准备阶段,工程师又发现了氮推进器的问题,氮推进器用于控制航天器在太空飞行和围绕Psyche运行时的方向。为了解决这个问题,探测器必须以比原计划更低的功率水平启动推进器,持续更长的时间,以避免损坏推进器。

 
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