NASA计划在2026年访问小行星Psyche,目前正在测量小行星表面温度
简介:美国宇航局(NASA)计划在2026年访问小行星Psyche,对其毫米波长辐射的仔细检查产生了该物体的第一张温度图,为其表
美国宇航局(NASA)计划在2026年访问小行星Psyche,对其毫米波长辐射的仔细检查产生了该物体的第一张温度图,为其表面特性提供了新的见解。这些发现发表在2021年8月5日《行星科学杂志》(PSJ)上的一篇论文中,朝着解开这个不寻常物体的起源之谜迈出了一步,有人认为它是一颗命运多舛的原行星核心的一大块。Psyche 在小行星带中围绕太阳运行,小行星带是地球和木星之间的一个甜甜圈形空间区域,其中包含超过一百万个直径从 10 米到 946 公里不等的岩石天体。
Psyche 的直径超过 200 公里,是最大的 M 型小行星,这是一类神秘的小行星,被认为富含金属,因此可能是原行星核心的碎片,这些小行星分裂为太阳系形成。
加州理工学院的行星科学和天文学助理教授、PSJ文章的主要作者凯瑟琳·德·克利尔 (Katherine de Kleer) 说:“早期的太阳系是一个暴力的地方,因为行星体合并然后相互碰撞,同时落入围绕太阳的轨道。” “我们认为这些天体的核心、地幔和地壳的碎片今天仍以小行星的形式存在。如果这是真的,它为我们提供了直接研究类行星物体核心的唯一真正机会。”
研究如此远离地球的相对微小的物体(普赛克在距地球 1.795 至 3.29 亿公里的距离内漂移)对行星科学家构成了重大挑战,这就是为什么NASA 计划向普赛克发送探测器以进行检查它近距离。通常,来自地球的热观测——测量物体本身发出的光,而不是从该物体反射的太阳光——是红外波长,只能产生小行星的 1 像素图像。然而,那个像素确实揭示了很多信息。例如,它可以用来研究小行星的热惯性,或者它在阳光下加热和在黑暗中冷却的速度。
“低热惯性通常与尘埃层有关,而高热惯性可能表明表面有岩石。”加州理工学院的行星科学博士后学者、PSJ文章的合著者萨维里奥·坎比奥尼 (Saverio Cambioni) 说。“然而,区分一种景观和另一种景观是很困难的。” 在一天中多次查看每个表面位置的数据提供了更多的细节,从而导致解释的歧义更少,并在航天器到达之前提供更可靠的景观类型预测。
De Kleer 和 Cambioni 与共同作者、宾夕法尼亚州布鲁姆斯堡大学的 Michael Shepard 一起,利用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 ( ALMA ) 来获取此类数据,该阵列于 2013 年全面投入使用。66 台射电望远镜阵列使该团队能够以 30 公里的分辨率(其中每个像素为 30 公里乘 30 公里)绘制 Psyche 整个表面的热辐射图,并生成由大约 50 个像素组成的小行星图像。
这是可能的,因为 ALMA 在毫米波长下观察 Psyche,这比红外波长(通常在 5 到 30 微米之间)更长(从 1 到 10 毫米)。更长波长的使用使研究人员能够结合从 66 个望远镜收集的数据,以创建一个更大的有效望远镜;望远镜越大,它产生的图像的分辨率就越高。
研究证实,与典型的小行星相比,普赛克的热惯性较高,表明普赛克的表面非常致密或具有导电性。当 de Kleer、Cambioni 和 Shepard 分析数据时,他们还发现 Psyche 的热辐射(它辐射的热量)仅为具有该热惯性的典型表面预期值的 60%。由于表面发射受表面金属存在的影响,因此他们的发现表明 Psyche 的表面不低于 30% 的金属。对发射极化的分析帮助研究人员粗略地确定了金属的形式。光滑的固体表面发出组织良好的偏振光;然而,普赛克发出的光是散射的,这表明表面的岩石布满了金属颗粒。
“多年来,我们已经知道这类物体实际上并不是固体金属,但它们是什么以及它们是如何形成的仍然是一个谜。”de Kleer 说。这些发现强化了对 Psyche 表面成分的替代建议,包括 Psyche 可能是一颗原始小行星,它的形成比今天更靠近太阳,而不是一颗破碎的原行星的核心。
本研究中描述的技术为小行星表面成分提供了新的视角。该团队现在正在扩大其范围,将这些技术应用于小行星带中的其他大型物体。
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