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小行星|小行星“贝努”上发现生命成分

小行星|小行星“贝努”上发现生命成分
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近地小行星贝努比帝国大厦更高更宽 。 在所有已知的小行星中 ， 它是未来150年内最有可能撞击地球的 。 自2018年底以来 ， OSIRIS-REx探测器通过详细的轨道调查揭开了这颗小行星的神秘面纱 。
摄影：NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA
撰文：MICHAEL GRESHKO
从远处看 ， 小行星“贝努”就像是一个宽约305米的旋转陀螺 ， 漂浮在太空中 。 如今 ， 科学家们有机会对小行星进行近距离观察 ， 美国宇航局的OSIRIS-Rex探测器准备在10月20日在小行星表面取样 。 新的观测表明 ， 贝努的地形和起源比以往科学家们想象的要更丰富、更复杂 。
近日发表在《科学》与《科学进展》杂志上的六项研究中 ， OSIRIS-REx团队展示了自该探测器2018年抵达贝努以来收集到的新的高分辨率地图数据 。 总的来说 ， 这些研究提供了关于宇宙飞船曾经环绕过的最小天体的最新细节 ， 填补了科学家对小行星理解的一处重要空白 。
天文学家可以用望远镜观察绘制小行星的地图 ， 但只能绘制出城市或州那么大的区域 。 研究陨石有利于科学家近距离观察 ， 能够填补小的细节疏漏 ， 但它的作用也很有限 。 约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室的行星科学家Andy Rivkin表示:“探测器的取样测量有助于将二者联系起来 ， 并帮助我们看到通过其他方式无法观察到的细节 。 ”他没有参与贝努的研究 。
小行星|小行星“贝努”上发现生命成分
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利用红外光谱技术绘制的贝努地图上 ， 富含碳元素的区域格外突出 ， 比如有机分子和碳酸盐矿物(红色) 。 一些巨石上的纹理表明 ， 在太阳系早期 ， 贝努的母体小行星有水流过 。
绘图：SIMON ET AL., SCIENCE (2020)
贝努小行星可能会为生命的最终起源提供线索 ， 这也是美国宇航局在2016年发射OSIRIS-REx探测器采集其表面样本的原因 。 贝努是已知含有含碳有机分子的小行星群的一部分 ， 这些有机分子包括地球生命的必要成分 ， 以及在有水存在时发生变化的矿物质 。 研究人员怀疑 ， 地球上至少有一部分水和有机分子来自小行星 ， 所以像贝努这样的天体很可能已经给地球留下了生命所需的化学物质 。
贝努也可能对我们的家园星球造成安全威胁 。 它的轨道与地球轨道交叉 ， 在2100年代末与地球相撞的几率约为1 / 2700 ， 因此对这颗小行星进行深入研究就显得尤为重要 。
水的起源
虽然组成贝努的许多巨石可以追溯到太阳系初期 ， 但贝努本身是较新的混沌产物 。 研究人员认为 ， 大约10亿年前 ， 小行星带的一次大碰撞摧毁了一个约97千米宽的星体 。 大爆炸产生了许多碎片 ， 形成了包括贝努在内的更小的小行星群 。
贝努的母体还年轻时 ， 它有足够的热量 ， 能够让水在其土壤中保持液态 。 这些水流过小行星时 ， 其流经的裂缝中缓慢地沉积了碳酸盐矿物 。 后来 ， 引力作用下 ， 贝努从其母体的残骸中诞生 ， 这些原始矿物脉中的一部分被完整地保存了下来 ， 这些岩石现在散布在贝努的表面 。
目前看到的最大的碳酸盐脉有0.91米长左右 。 其宽度和大小表明 ， 在数百年甚至数千年的时间里 ， 贝努的母体有过大量的热液活动 。
“这就是我们进行探测器探索的原因 ， ” OSIRIS-REx小组成员及研究合著者Hannah Kaplan说道 ， 她是美国宇航局戈达德太空飞行中心的行星科学家 。 “我们没料到会看到这些东西 ， 这是无法从地球上观测到的 ， 需要非常靠近这颗小行星才行 。 ”
在OSIRIS-REx采集了大量高分辨率数据后 ， 碳酸盐矿脉才得以曝光 。 Rivkin指出 ， 探测器的一个仪器能够以一个篮球场大小的分辨率观察小行星的表面组成 。 另一种仪器可将贝努的颜色变化精确到一张纸的大小 ， 还有的仪器甚至能将贝努表面的部分图像精确到一张邮票大小 。
奇怪的太空小石头
贝努是一颗多孔的“碎石堆”小行星 ， 由其微弱的引力松散地维系在一起 ， 这种引力还不到地球引力的百万分之一 。 这使得探索这个奇怪的世界就像在仙境探险一样 。
OSIRIS-REx探测器绕小行星运行期间发现了各种各样意想不到的细节 。 首先 ， 有奇怪的“爆裂岩石”从贝努表面喷射出来 ， 可能是由于太阳的加热导致的 。 该探测器甚至在贝努的沥青色岩石中发现了另一颗小行星“灶神星”的碎片 。
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艺术家绘制的美国宇航局OSIRIS-REx宇宙飞船即将从小行星贝努收集样本的概念图 。
绘图：NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA
在新的研究中 ， 研究人员在贝努表面发现了两种不同类型的岩石 ， 一种较坚硬 ， 另一种较脆弱 。 他们还发现了小行星在颜色、持温能力、局部密度以及南北半球地形上的细微差别 。 这些因素可能揭示了贝努是如何在空间的真空中形成和风化的 。
OSIRIS-REx探测器证实 ， 含碳的有机分子几乎覆盖了贝努的整个表面 。 此前 ， 基于陨石证据 ， 科学家们一直怀疑贝努有大量的含碳有机分子 。 这一推测得到证实后 ， 人们对OSIRIS-REx探测器10月20日进行的“Touch-And-Go”采样尝试的信心更加坚定了 。
小行星|小行星“贝努”上发现生命成分
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在一处名为南丁格尔(Nightingale)的取样地点矗立着一个三层楼高、14米宽的巨石(图片中央) ， 绰号厄运山(Mt. Doom) 。
摄影：NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA (MOSAIC OF 55 IMAGES)
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在一次试验中 ， OSIRIS-REx探测器的采样臂降落在靠近贝努表面的地方 。 “Touch-And-Go”采样演习的目标是钻探并收集至少几十克的材料 ， 最多可达2千克 。
摄影：NASA/GODDARD/UNIVERSITY OF ARIZONA
不到两周 ， 探测器将降落到一个名为“夜莺”的陨石坑着陆点 ， 这是小行星上以鸟类命名的众多特征地点之一 。 在几秒钟内 ， 它将从小行星上收集至少60克的颗粒和卵石 。 之后 ， OSIRIS-REx将从小行星表面升空 ， 返回地球 ， 最终于2023年抵达 。
“我们带回的任何样本 ， 无论来自什么地方 ， 都应该含有水合矿物 ， 而且应该含有碳元素 ， ” OSIRIS-REx小组成员和研究合著者Amy Simon说道 ， 她是美国宇航局戈达德太空飞行中心的资深科学家 。
制定“Touch-And-Go”任务方案是异常困难的 。 因为 OSIRIS-REx探测器是在假设贝努表面覆盖着细粒度物质的情况下设计的 。 而事实上 ， 它被巨石覆盖着 ， 石块大小相当于低矮的建筑物 。 为了绘制出到达小行星表面的安全路线 ， 研究人员必须绘制出小行星的完整地图 ， 精确到几厘米 ， 甚至还要在任务进行到一半时升级探测器的导航软件 。
现在距离这次重大采样任务还有不到两周的时间 ， OSIRIS-REx团队的科学家们非常兴奋 。
“我现在还不紧张——但如果你问我那天到来时会是什么感觉 ， 那就另当别论了 ， ”Simon笑着说道 。 “老天保佑 ， 这真是一次不可思议的经历 。 ”
【小行星|小行星“贝努”上发现生命成分】（译者：陌上花开）


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