研究表明金属小行星Psyche可能隐藏着岩石成分
科学家们认为小行星Psyche可能是一个大的"纯铁球",但是新的研究表明它很可能隐藏着岩石成分。根据布朗大学和普渡大学的研究人员的一项新研究,美国宇航局(NASA)计划在2026年用航天器访问的小行星16 Psyche,其蕴藏的重金属可能比科学家所猜测的要少,而硬岩要多。
Psyche在火星和木星之间的小行星带中围绕太阳运行,是最大的M型小行星,其主要成分是铁和镍,而不是构成大多数其他小行星的硅酸盐岩石。但是当从地球上看时,Psyche对其成分发出了混合信号。
它所反射的光线告诉科学家,其表面确实主要是金属。这导致人们猜测,Psyche可能是一个原始行星体的暴露的铁芯--它的岩石外壳和地幔在一次古老的碰撞中被炸掉了。然而,对Psyche的质量和密度的测量告诉研究人员一个不同的故事。它的引力对邻近天体的拉扯方式表明,Psyche的密度远远低于一个巨大的铁块应该有的密度。因此,如果Psyche确实是全金属的,它就必须是高度多孔的--有点像一个巨大的钢丝棉球,其空隙和固体金属的比例几乎相等。
布朗大学的博士生、该研究的主要作者Fiona Nichols-Fleming说:"我们在这项研究中想做的是看看像Psyche这样大小的铁体是否有可能保持接近50%的孔隙率。我们发现,这是几乎不可能的。"
为了进行进一步的研究,Nichols-Fleming与布朗大学的副教授Alex Evans以及普渡大学的教授Brandon Johnson和Michael Sori合作。该小组根据已知的金属铁的热属性建立了一个计算机模型,以估计一个大型铁体的孔隙率将如何随着时间的推移而演变。
该模型显示,为了保持高度的多孔性,Psyche的内部温度必须在其形成后不久冷却到800开尔文以下。在高于这个温度的情况下,铁的延展性会非常好,Psyche自身的重力会使其内部的大部分孔隙坍塌。研究人员说,根据对早期太阳系条件的了解,像Psyche这样大小的天体(直径约为140英里)极不可能如此迅速地冷却下来。
此外,任何可能在Psyche形成后为其增加孔隙的事件--例如一次巨大的撞击--都可能将Psyche重新加热到800K以上。
研究人员总结说,综合来看,这些结果表明Psyche可能不是一个多孔的全铁体。更有可能的是,它藏有一个隐藏的岩石成分,促使其密度下降。但是,如果Psyche确实有一个岩石成分,为什么从地球上看它的表面看起来如此金属化呢?研究人员说,有几种可能的解释。
其中一个可能性是"铁火山"现象。研究人员说,有可能Psyche实际上是一个具有岩石地幔和铁核心的分化体。但是广泛的铁火山活动可能已经将大量的Psyche的核心带到了表面,在其岩石地幔上涂上了一层铁涂层。Johnson和Evans之前的研究表明,铁火山活动在Psyche这样的天体上是可能的。
无论情况如何,科学家们很快就会对这颗神秘的小行星有一个更清晰的了解。今年晚些时候,NASA计划发射一个航天器,在经过四年的小行星带旅行后与Psyche会合。
Nichols-Fleming说:"这项任务令人激动,因为Psyche是一个如此怪异和神秘的东西。所以任务发现的任何东西都将是太阳系真正重要的新数据点。"
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