小行星为何长出彗星一样的尾巴?科学家对彗星的判断可能有误
小行星与彗星看上去都是在太空中飞行的物体,但实际上它们有着本质上的区别。首先,小行星主要是由岩石、碳或金属(例如镍和铁)组成,直径可达数百公里的直径。
而彗星则主要是冰和尘土组成,因此也被称为肮脏的太空雪球。并且彗星要比小行星小很多,直径一般只有几公里。它最显眼的特点是在接近太阳时,会因自身冰的融化形成独特的尾巴。也正是这些肮脏的太空雪球,被认为是地球水资源的来源,是生命的摇篮。
但小行星3200Phaethon(法厄同)的出现,模糊了小行星与彗星的界限。3200Phaethon于(法厄同)1983年10月11日被发现,同时也是第一颗通过航天器发现的小行星。由于其轨道比任何其他被命名的小行星都更接近太阳。因此,它以希腊神话中太阳神赫利俄斯之子法厄同的名字命名。在古希腊神话中,赫利俄斯的主要工作是每天驾驶太阳战车,自西向东行驶,照亮整个大地。
上图:小行星3200Phaethon的轨道路径
不同于大多数小行星,Phaethon(法厄同)呈现蓝色。这是极其罕见的颜色,因为蓝色小行星仅占所有已知小行星的一小部分,其中大多数往往是暗灰色或红色。并且3200Phaethon(法厄同)还是太阳系中,颜色与彗星最相似小行星之一。更不同寻常的是,这颗小行星与彗星相似的地方不只是颜色,它们连行为都差不多。
上图:小行星3200Phaethon的概念图
众所周知,彗星越靠近太阳就越会蒸发冰,并在身后留下一条由尘埃、岩石和气体组成的明亮的尾巴。而小行星主要成分是岩石而不是冰,所以不该长出尾巴。但3200Phaethon(法厄同)却像彗星一样,越靠近太阳,就变得越活跃有物质喷出来,并且还会变亮,就像彗星的尾巴。再配合它奇特的颜色,就更加令人困惑。
上图:由NASA的STEREOA航天器在2017年拍摄的3200Phaethon的特写图像显示了一条向左下方微弱延伸的尾巴。
《行星科学杂志》上的一篇论文给了天文学家一个解释原因可能是钠。正如这项新研究的作者说的那样,3200Phaethon(法厄同)离太阳较近的轨道,使该物体在离太阳较近时,会被加热至约750摄氏度。暴露在这种高温环境下,小行星表面附近的水、或二氧化碳、一氧化碳固体,早在数十亿年前就被烤干了。但是,在这个温度下,钠可能会从这颗小行星的岩石中蒸发并进入太空。
上图:小行星3200Phaethon概念图,蒸发的钠使其像彗星一样变亮。
研究的主要作者加州理工学院的JosephMasiero博士解释说:3200Phaethon(法厄同)是一颗小行星,也是双子座流星雨的来源。而正是双子座流星雨的观测,激发了他们的灵感。
当来自太空的小块岩石碎片划过地球大气层时,会与大气摩擦并在周围的空气达到数千度高温,从而产生光,随后解体。而这些光的颜色恰恰代表了它们所包含的元素。例如,钠的燃烧会产生橙色的光。然而双子座流星的钠含量却很低。
上图:双子座流星没有因钠的存在而呈现的橙色
此前,人们始终不知道这些原本应该富含钠的小块岩石,在离开小行星后为何失去了钠。现在,这项新研究表明,钠可能在3200Phaethon(法厄同)射出双子座流星体方面发挥着关键作用。研究人员认为,当小行星接近太阳时,内部的钠会被加热,并通过最外层壳的裂缝进入太空。这些喷流将提供足够的动力,将岩石碎片从小行星表面喷射出来。
上图:沿着白点线仔细观察,点之间可以看到微弱的灰尘痕迹,于2019年首次被帕克太阳探测器捕捉到。
研究的合著者NASA的比约恩戴维森博士补充到:像3200Phaethon(法厄同)这样的小行星引力非常弱,因此从表面喷出碎片或从裂缝中射出岩石不需要很大的力。他们的模型表明,做到这一点只需要非常少量的钠。
上图:望远镜里的小行星3200Phaethon
因此,天文学家已经开始质疑曾经发现的彗星和小行星。正如研究的作者Masiero所说:如果条件合适,钠可能可以解释一些活跃小行星的性质,从而使小行星和彗星之间的光谱比我们之前意识到的更加复杂。
上图:阿雷西博天文台的天文学家生成的小行星3200Phaethon的雷达图像。
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