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一顆在火星和木星軌道之間繞太陽執行的小行星首次被證實含有水冰和有機化合物。這些特徵以前與彗星有關,彗星來自太陽系外部更冷、更遙遠的儲層,而不是它們的小行星表親。這一發現支援了這樣一種觀點,即小行星可能為早期地球提供了海洋的水以及一些允許生命發展的益生元化合物。
兩個研究小組在4月29日的《自然》雜誌上報告了對這顆寬度為200公里的小行星24 Themis的互補觀測結果。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)這兩項分析都基於來自夏威夷莫納克亞山頂的NASA紅外望遠鏡設施的光譜觀測結果,這些觀測結果顯示了表明存在水和未識別的有機化合物的吸收特徵。冰似乎以薄薄的霜層覆蓋了整個小行星。有關 24 Themis 上存在水的證據已在會議上由兩個小組在 2008 年和 2009 年提出,但現在才出現在同行評審的期刊上。
“他們發現了一些很多人,包括我自己,在太陽系中長期以來一直在追尋的東西,那就是水和有機物質,”位於加利福尼亞州莫菲特菲爾德的NASA艾姆斯研究中心的行星科學家戴爾·克魯克尚克說。
這顆小行星之所以成為有希望的目標,部分原因是它與一些所謂的“主帶彗星”具有相似的軌道,這些彗星是小行星帶中具有類似彗星尾部的物體,人們認為彗星尾部是由冰昇華成水蒸氣提供的。由於 24 Themis 很可能來自同一個母體,因此它也可能含有冰似乎是合理的。
克魯克尚克指出,一些隕石帶有水和有機化合物的特徵,研究人員長期以來一直在尋找這些隕石的來源。現在看來 24 Themis 可能符合要求。“這些新發現的[主帶彗星],以及現在的 Themis,是非常有趣的物體,並且可能是地球海洋的來源之一。”
這兩項研究對這顆小行星進行了相當全面的觀察;一項研究在幾年內以短暫的時間間隔對 24 Themis 軌道上的各個點進行了取樣,而另一項研究則連續幾個小時跟蹤這顆小行星,以觀察當其繞軸旋轉時是否有任何變化。
“我想,‘這個家族中一定有什麼東西讓這些小物體表現得像彗星,’”中佛羅里達大學的天文學教授溫貝託·坎皮斯說,他是基於 2008 年對 24 Themis 進行的七小時觀測的研究的合著者。坎皮斯說,有間接證據表明一些小行星並沒有被太陽烤乾,但沒有證據。
另一項研究的作者在 2002 年至 2008 年之間觀察了這顆小行星七次,才確信這一點。“起初,我們不一定相信,”約翰霍普金斯大學應用物理實驗室的行星天文學家安德魯·裡夫金說,他與田納西大學諾克斯維爾分校的行星科學家約書亞·埃默裡合作。“我們嘗試了幾次,包括其中一年,我們能夠連續兩個晚上看到它,然後我們才能說,‘現在我們真的相信這是真的’。” 裡夫金解釋說,太空中的無氣天體上冰的穩定性對溫度非常敏感,而 24 Themis 似乎正處於可信度的臨界點。“如果溫度再高几度,你就會說沒門,”他說。
坎皮斯說,隨著天文學家使用不斷改進的望遠鏡和儀器在太陽系中進行更遠的觀測,他們可能會在更多小行星上發現冰。“我們可能需要更仔細地觀察,”他補充道。“或者這可能是 Themis 獨有的。我們不知道。”
克魯克尚克說,在如此靠近太陽的無氣天體上發現水冰有點令人驚訝,但他指出,這種啟示正在成為常態——看看最近對月球撞擊羽流的演示,它們包含了月球上廣泛存在水冰的更多證據。“我們已經很習慣感到驚訝了,”他說。