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2022年6月13日

为什么Phaethon变成蓝色——以及其他小型太阳潜水体也可能变成蓝色

Phaethon(如图)是太阳系中最蓝(如果不是最蓝的话)的小天体之一. 它的轨道使它非常靠近太阳,这可能与Phaethon变成蓝色有很大关系.

Phaethon(如图)是太阳系中最蓝(如果不是最蓝的话)的小天体之一. 它的轨道使它非常靠近太阳,这可能与Phaethon变成蓝色有很大关系.

来源:亚利桑那大学/希瑟·罗珀


艺术家对日本宇宙航空研究开发机构的命运+航天器的印象, 计划于2024年发射,直接观测小行星Phaethon.

艺术家对日本宇宙航空研究开发机构的命运+航天器的印象, 计划于2024年发射,直接观测小行星Phaethon.

图源:日本宇宙航空研究开发机构/Kashikagaku

自1983年发现小行星(3200)Phaethon以来,它奇异的蓝色一直是研究人员的难题, 但最近的一项研究可能终于找到了法厄同忧郁的原因.

利用一个模型来模拟Phaethon围绕太阳运行时发生的物理和化学过程, 两名研究人员展示了极端高温和优先从Phaethon表面去除某些分子是如何使它变成蓝色的,而且可能会对任何其他小行星造成这种影响, too.

他们的研究结果于4月发表在该杂志的网络版上 伊卡洛斯.

科学家们知道,太阳系中只有几十颗小行星是蓝色的, 但Phaethon仍然引人注目, 即使是在那一小群人中间.

“它的蓝色令人难以置信,”他说 凯里Lisse, 约翰·霍普金斯应用物理实验室(APL)的高级行星科学家, 马里兰, 研究作者. “事实上,就小行星而言,Phaethon几乎是最蓝的天体.”

科学家们认为极端高温与Phaethon的色调有关. 它不寻常的彗星状轨道, 毕竟, 把它带到火星之外,然后把它俯冲到1300万英里(20万英里).距离太阳900万公里)——比水星近三倍——温度飙升到炙热的程度,500华氏度(800摄氏度). 事实上, 它最接近的实验室模拟物是暴露在极端高温下的陨石, 其中大多富含粘土矿物和炭黑等无机碳物种.

但是热量是如何让Phaethon变成蓝色的还不清楚.

Lisse, 然而, 在反思了他为美国宇航局的新视野号任务在2019年与柯伊伯带天体Arrokoth的近距离接触所做的工作后,他有了一个想法. 许多没有空气的岩石体, 包括Arrokoth, 由于宇宙射线和紫外线照射到表面并“烤”任何有机物,表面呈现暗灰色到锈红色, 碳基材料, 就像你在厨房里烧的东西一样,他解释道. 射线还闻到了岩石的气味, 迫使微小的深红色铁晶体上升,只有十亿分之一米长.

但如果这些物质暴露在太阳附近的高温下会发生什么呢? 因为分子种类会冻结, 在不同的温度和压力下熔化和蒸发, 有可能法厄同曾经像其他岩石天体一样是红色的,但当它们被太阳的热量蒸发时失去了这些物质.

Lisse和他的同事Jordan Steckloff, 图森行星科学研究所的行星科学家, 亚利桑那州, 创建了一个模型来估计Phaethon轨道上每个点的表面温度,并计算出Phaethon表面每种物质——富含碳的有机物的含量, water, iron, 岩石矿物,如辉石和橄榄石,在沿途蒸发.

他们发现,在最接近太阳的地方, 表面的红色有机物和微小的铁在更耐寒之前就蒸发掉了, 岩石材料. “你实际上是在让表面不再变红,”利瑟说. 虽然当Phaethon绕火星轨道运行时,一些红色会重新聚集起来, 当Phaethon接近太阳时,它又消失了. 经过成千上万次的旋转,剩下的都是反射更暗、更冷颜色的材料.

Steckloff说:“我有点惊讶这个想法真的起作用了. 最初,他不确定铁的蒸发速度是否快到足以产生影响. “这似乎很疯狂,也许Phaethon看起来如此蓝色,因为它变得如此热,它优先产生铁气体而不是岩石气体, 但显然这并不是那么疯狂.”

Lisse怀疑Phaethon的蓝色色调中还有更多的东西. “你甚至可能会留下被烤成煤烟的碳残渣,带着蓝色的色调, 他说. “但你真的能干净地燃烧这些东西并留下煤烟残留物吗, 还是会蒸发消失?”

不管, 他和斯特克洛夫认为,这种去红色的过程意味着,任何小天体如果落入类似Phaethon的轨道,都可能变成蓝色. 例如,96P/Machholz彗星与太阳的距离甚至比Phaethon还要近——只有11.500万英里(18.6 million kilometers); it’s also depleted of carbon species and appears abnormally blue. 彗星322P,另一颗掠日彗星,也有一个不同寻常的蓝色原子核.

“这种类型的轨道需要很长时间才能形成, 但这正是九卅体育所需要的:一个要求物体非常古老并且经过热演化的过程,斯特克洛夫说. “这个故事似乎是成立的.”

他指出有一些限制. 例如,人体表面必须基本稳定且相对平坦. “它不可能有很多地形,他解释道, 因为极端高温的压力会导致山体滑坡, 或等价的, 它会重新掩埋任何改变过的表面.

还有许多悬而未决的问题. 例如,粘土需要水,但所有这些水早就应该被煮沸了. “这是否与Phaethon第一次被踢到现在的极端轨道时所经历的热冲击有关?? 九卅体育不知道,”利斯说. “九卅体育只需要去法厄同就能找到答案.”

这个愿望很快就会实现. 日本宇宙航空研究开发机构的DESTINY+任务(Phaethon飞越和尘埃科学的星际航行空间技术演示和实验), 计划于2024年发射, 将直接测量法厄同表面的成分,以及它最靠近太阳时周围的彗发, 这是对两人想法的真正试金石.

离家更近, 两人建议研究人员可以从一年一度的双子座流星雨中取样, 每年12月,Phaethon的源头和地球经过哪一个. 事实上, 美国国家航空航天局在2020年首次使用其平流层粒子样本收集器做到了这一点, 他们收集了六种粒子,预计很快就会公开发布.

“这可能是九卅体育写的第一篇很快就会被观察推翻的论文,斯特克洛夫说, 笑. “但九卅体育可能会看到一些有趣的影响.他说,不管怎样,他都很期待他们的发现.

媒体联络: 杰里米·雷姆,电话240592-3997, 杰里米.Rehm@openbooknigeria.com

应用物理实验室, 九卅体育的非营利部门, 通过科学和技术的创新应用,应对国家面临的重大挑战. 更多信息,请访问 hispaniclatinoaffairs.multicultural.openbooknigeria.com.

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