對灶神星的研究將有助于了解類地行星的起源與演化
發(fā)布時間：2019-08-02 08:25:11
文章來源：科技日報
作為太陽系小行星帶中最亮的那顆星，灶神星一直吸引著人們的目光。它不僅個頭大，是小行星帶中的第二大行星，而且和地球一樣具有殼、幔和金
作為太陽系小行星帶中“最亮的那顆星”，灶神星一直吸引著人們的目光。它不僅個頭大，是小行星帶中的第二大行星，而且和地球一樣具有殼、幔和金屬核等圈層。科學(xué)家認(rèn)為，對它的研究有助于揭開行星演化的奧秘。
2011年7月，美國國家航空航天局(NASA)“黎明”號探測器抵達(dá)灶神星，發(fā)現(xiàn)其形狀十分奇特——它的南半球地殼異常厚，且南極存在兩個巨大的撞擊坑。最近，一個多國科學(xué)家組成的研究小組重構(gòu)了一段灶神星的演化歷史，認(rèn)為是撞擊造就了灶神星奇特的形狀。相關(guān)論文發(fā)表在近期出版的《自然·地球科學(xué)》上。
奇異外型源自兩次撞擊
灶神星是一個發(fā)生過明顯分異的小行星，其南極附近有一個巨大的撞擊坑，叫做雷亞希爾維亞隕擊坑，直徑505公里，接近灶神星全球直徑，幾乎貫穿整個南半球。
那么，灶神星南半球異常厚的原因是什么?南極的巨大撞擊坑又是怎么形成的?
發(fā)表在《自然·地球科學(xué)》上的研究認(rèn)為，灶神星奇特的外型，是因?yàn)樗呀?jīng)分化成不同地殼、地幔和核心層之后，與另一顆小行星相撞，造成了北半球的大規(guī)模破壞。這次撞擊的碎片，由灶神星的全部三層組成，被粘在灶神星的南半球，這就解釋了為什么NASA的“黎明”號宇宙飛船在灶神星南極探測到異常厚的外殼。
“在距今45.2億年前，一顆約為灶神星十分之一大小的天體突然闖入，給灶神星的北半球‘結(jié)實(shí)’地來了一下。”中國科學(xué)院國家天文臺研究員蘇彥表示，“闖入者”造成的撞擊透過地殼、地幔，直達(dá)其金屬內(nèi)核。大量的撞擊物向四周濺射，又在引力的作用下回歸母體，并大量堆積在灶神星的南半球，從而形成厚達(dá)80公里的巨厚地殼。該撞擊還形成了一種新的隕石類型——中鐵隕石，即主要由未固化的鐵核和灶神星殼混合組成的巖石。
在距今約一二億年前，灶神星再度遭受巨大撞擊，產(chǎn)生了許多碎片，留下了南半球的兩個“窟窿”，也就是最為著名的維納尼亞盆地和雷亞希爾維亞隕擊盆地。這次事件的一些碎片墜落到地球，成為地球上的HED族隕石，提供了有關(guān)灶神星的豐富信息。
“小行星之間的相互碰撞概率比小行星撞擊大行星要小一些。”中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員趙海斌介紹，但類似灶神星這么大的小行星發(fā)生碰撞的概率相對較大。兩次巨大的撞擊差點(diǎn)讓灶神星灰飛煙滅，也讓灶神星成了天體碰撞下的“幸運(yùn)兒”。
隕石分析提供撞擊線索
灶神星那么遙遠(yuǎn)，科學(xué)家是如何判定其兩次被撞的經(jīng)歷?專家表示，目前比較好的方法是通過同位素探測。在地球上發(fā)現(xiàn)的大部分HED族隕石和少部分中鐵隕石具有一致的氧同位素組成，證明它們可能起源于同一顆分異型小行星。通過哈勃太空望遠(yuǎn)鏡和美國“黎明”號軌道探測器的探測數(shù)據(jù)，與實(shí)驗(yàn)室隕石樣品分析數(shù)據(jù)對比，證明灶神星可能是大部分HED族隕石和少部分中鐵隕石的母體。
在瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院，上述研究小組對被認(rèn)為來源于灶神星的中鐵隕石進(jìn)行了高精度的年代測定，認(rèn)為在452539萬年前，發(fā)生了上述第一次撞擊過程，導(dǎo)致了灶神星的南極異常厚。
而在兩億年前左右，即第二次的大碰撞中，不少灶神星碎片從母體逃逸，隨著宇宙運(yùn)行軌道飛向了地球，它們就是目前地球上發(fā)現(xiàn)的HED族隕石。宇宙射線暴露年齡的測量顯示，多數(shù)的HED族隕石來自幾次不同的撞擊事件，且在太空中運(yùn)行了600萬—7300萬年的漫長旅途才隕落到地球。
通過對HED族隕石結(jié)構(gòu)的研究，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)灶神星的結(jié)構(gòu)和地球很類似，具有金屬核，向外是橄欖巖石的幔和最外部的巖殼。“灶神星有相似于類地行星的核、幔、殼結(jié)構(gòu)和早期演化史，可能是保存完好的原始行星。”蘇彥表示，灶神星相當(dāng)于一個微縮版的地球，對灶神星的研究將有助于了解類地行星的起源和早期演化等重大科學(xué)問題。(記者 徐 玢)
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