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「貝努」是顆含有生命成分的古老小行星
從遠處觀察貝努小行星﹐它就像是一個漂浮在太空中﹑寬約500公尺的旋轉陀螺。美國航太總署的歐西里斯號探測器預定在10月20日在小行星表面進行採樣行動﹐這讓科學家有機會對小行星進行近距離的觀察。最新的觀測結果顯示﹐貝努小行星的地形和起源比科學家所能想像的還要更加複雜多樣。
歐西里斯號團隊在10月8日出刊的《科學》(Science)與《科學進展》(Science Advances)期刊上發表了六篇論文﹐介紹探測器自2018年抵達貝努小行星後所收集到的最新高解析度測繪數據。整體來說﹐這些研究提供太空船曾繞行最小天體的嶄新細節﹐填補了科學家對小行星理解的關鍵空白。
天文學家可以在遠距離外透過望遠鏡觀察來測繪小行星﹐但精確度只能到城市或州這樣大範圍的區域。也能夠近距離觀察研究隕石﹐填補小尺度的細節缺漏﹐但所能得知的訊息仍相當受限。並未參與此項研究的約翰霍普金斯大學應用物理實驗室(Applied Physics Laboratory)行星科學家安迪·里夫金(Andy Rivkin)表示﹕「探測器的取樣實驗有助於聯結這二種尺度的研究﹐幫助我們看到以其他方式無法觀察到的細節。」。
這顆渾沌的小行星可能藏有生命最終起源的線索﹐這也是為什麼美國航太總署會在2016年發射歐西里斯號探測器採集貝努小行星表面樣本的原因。貝努小行星是帶有含碳有機分子小行星的其中一員﹐這些有機分子包括地球生命的必要成分﹐以及在有水存在時會發生變化的礦物質。研究人員懷疑地球上至少有部分的水和有機分子來自小行星﹐因此像貝努小行星這樣的天體很可能在早期為地球帶來生命所需的化學物質。
貝努小行星也可能對我們的家園造成安全威脅。它的軌道與地球軌道交會﹐在2100年代末期與地球相撞的機率約為1/2700﹐因此對這顆小行星進行深入研究格外重要。
雖然組成貝努的許多巨石可以追溯到太陽系形成的初期﹐但貝努本身是在較晚的一場混亂中才形成的。研究人員認為在大約10億年前﹐小行星帶內發生了一次大碰撞﹐摧毀了一個約97公里寬的天體。這場災難產生了許多碎片﹐形成了包括貝努在內的眾多較小的小行星。
貝努的母體還年輕時﹐擁有足夠的熱量讓土壤中的水保持液態。當這些水流過小行星時﹐流經的裂縫中緩慢地有碳酸鹽礦物沉積。後來受到重力作用的影響﹐貝努從母體的殘骸中誕生﹐有部分的原始礦物脈完整地保存了下來﹐藏身在現在散布在貝努表面的岩石之中。
目前看到的最大的碳酸鹽脈延伸約90公分長﹐這樣的寬度和大小顯示貝努的母體在數千年甚至數百萬年的時間內﹐都有大量的熱液活動(hydrothermal activity)。
「這就是我們發射太空船前往探索的原因﹐」歐西里斯號團隊成員及論文共同作者漢娜·卡普蘭(Hannah Kaplan)這麼說﹐她是美國航太總署戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)的行星科學家﹐「我們沒想到會觀察到這些東西﹐這是無法從地球上觀測到的﹐需要非常靠近這顆小行星才能夠看到。」。
在歐西里斯號收採集了大量高解析度數據後﹐碳酸鹽礦脈才得以曝光。里夫金指出﹐探測器用來觀測小行星表面組成的其中一個儀器﹐解析度能達到籃球場大小﹐另一種用來測繪小行星表面顏色變化的儀器﹐解析度可精確到一張紙的大小﹐還有的儀器甚至能以郵票大小的精確度來觀測貝努表面的部分區域。
貝努是一顆多孔的「碎石堆」小行星﹐由還不到地球重力百萬分之一的微弱重力鬆散地維繫在一起﹐因此在這個奇怪的世界探索就如同夢遊仙境一般。
歐西里斯號探測器在環繞小行星期間﹐發現了各種各樣意想不到的細節。舉例來說吧﹐可能是受到太陽加熱的緣故﹐有奇怪的「爆裂岩石」從貝努表面噴射出來。探測器甚至在貝努的瀝青色巨石中﹐發現了來自另一顆小行星灶神星(Vesta)的獨特岩石碎片。
在這些最新發表的研究中﹐科學家在貝努小行星表面發現了兩種截然不同的岩石﹕一種比較堅硬﹐另一種則較為脆弱。他們還發現小行星的顏色﹑保溫能力﹑局部密度以及南北半球地形上都有細微的差別。這些因素可能揭露貝努在太空的真空中是如何形成並隨著時間風化。
歐西里斯號探測器證實貝努小行星的表面幾乎全都覆蓋著含碳的有機分子。在這之前﹐科學家根據隕石的證據一直懷疑貝努含有大量的含碳有機分子。這個推測得到證實後﹐大家對歐西里斯號探測器即將在10月20日嘗試進行的「一觸即走」(touch-and-go)採樣更加信心十足。
歐西里斯號探測器即將降落在名為「夜鶯」(Nightingale)的隕石坑著陸點﹐這是小行星上以鳥類命名的眾多特徵地點之一。它將在幾秒鐘內從小行星上收集至少60克的顆粒和卵石﹐之後從小行星表面升空返回地球﹐預計將於2023年抵達。
「不論我們帶回的樣本來自哪個地點﹐都應該有含水礦物和碳元素存在﹐」歐西里斯號小組成員和論文共同作者艾咪·西蒙(Amy Simon)說﹐她是美國航太總署戈達德太空飛行中心的資深科學家。
要計畫「一觸即走」任務的指令非常困難﹐因為歐西里斯號探測器當初的設計是假設貝努小行星表面覆蓋著細粒物質。但事實上﹐小行星表面充滿著大小相當於低矮建築的巨大岩石。研究人員為了繪製出抵達小行星表面的安全路線﹐得先以數公分的精確度繪製出小行星的完整地形圖﹐甚至得要在任務進行到一半時升級探測器的導航軟體。
歐西里斯號團隊的科學家對即將來臨的這次重大採樣任務都感到非常興奮。「我現在還不緊張﹐但如果你那天問我的心情如何﹐我想就會完全不同了﹐」西蒙笑著說﹕「老天保佑﹐這真是趟不可思議的旅程。」。
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