科學家揭示司理星族群小行星“容顏” 或蘊含地球生命和水體起源線索

在火星與木星之間，分布著眾多小行星，其中的司理星族群，形成于25億年前的一次碰撞事件，擁有4700多個“家庭成員”，且被認為是主帶彗星133P和176P的發源地。

8月15日，記者從中國科學院紫金山天文臺獲悉，該臺季江徽課題組基于空間紅外望遠鏡WISE/NEOWISE對司理星族群小行星的觀測數據，揭示其熱物理特性，推測這些小行星表面存在非常細小的顆粒。這一成果近日刊發于國際知名學術期刊《天文學雜志》(The Astronomical Journal)。“該研究有助于了解太陽系中含水冰小天體的形成與演化過程，為科學家們探索太陽系的‘考古’歷史提供了線索，并為我國正在開展的小行星深空探測任務提供了工程支撐和科學參考。”此次研究的作者之一、中國科學院紫金山天文臺研究員季江徽說。

小行星絕大多數分布在火星和木星軌道之間的主帶區域。它們可能蘊含了地球生命和水體起源的重要線索，同時也蘊藏著“嬰兒期”太陽系的關鍵信息，因而極具科學研究價值。

司理星族群小行星位于這一主帶的外部區域，其中族群中的24號 “司理星”是“家族”中最大的一顆。本世紀初，美國科學家在觀測司理星時分析發現，其光譜在3.1微米處存在一個凹陷，此處波長對應的正是水冰吸收紅外光的地方。同時，他們根據紅外信號還發現了碳基有機化合物的蹤跡。

“司理星族群是了解小行星水冰演化及活動性的重要對象，通過對該族群小行星的熱物理研究，將進一步揭示這類小天體的物理特性和演化特征。”季江徽告訴科技日報記者。

在本次研究中，季江徽等科研人員利用先進熱物理模型，計算得到司理星族群小行星在紅外波段的理論輻射流量，進而擬合獲得了司理星族群中20顆小行星的熱慣量、幾何反照率、有效直徑及粗糙度等參數的最優解，并估算了其表壤顆粒尺寸。

“研究發現這些小行星平均直徑大約41千米，熱慣量的平均值為39.5±26.0Jm-2s-1/2K-1，幾何反照率平均值為0.067±0.018，表壤顆粒尺寸平均為1.616±0.494 mm。與其他族群相比，司理星族群的幾何反照率普遍偏低，這與B型和C型小行星的幾何反照率分布基本一致。”季江徽解釋，C型小行星的光譜與碳質球粒隕石非常相似，它們的反照率很低、看起來很暗，但數量很多，約占主帶小行星的75%，且C型小行星有很多含水礦物。而B型小行星是C型小行星的子類，它們看上去更暗淡，是早期的太陽系含量豐富的原始、揮發性物質的殘余。

“地球上的水是否來自這些小行星?它們含有的有機質是否有生命起源或演化的痕跡?地球生命究竟來自地球自身還是小行星或彗星?另外，人類未來在進行星際探索時，是否可以利用C型小行星上的水?這些問題的解答都將為我們未來的太空之旅提供工程依據。”季江徽認為。

科研團隊進一步研究發現，不同族群小行星之間的熱慣量分布相似，“較低的熱慣量表明這些小行星表面存在非常細小的顆粒，反映了主帶小天體經歷了長期復雜的太空風化。”季江徽表示，通過對目標小天體的熱慣量、幾何反照率、顆粒尺寸等參數估算和分析，可評估小行星表面是否存在土壤，從而為探測器的采樣方式與采樣環境提供關鍵科學依據。同時，破解小行星更多的未解之謎，也將有利于進行近地天體防御。(金鳳)