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矮行星CERES或超出之前预想 具有更多的有机物质

时间:2018-06-19 08:58:30 来源:TECH科技资讯网 评论:0 点击:0
  2015年3月,美国国家航空航天局的黎明号任务成为第一艘参观原始小行星区最大机体原行星Ceres的宇宙飞船。这也是第一次探访矮行星的太空船,在新地平线任务完成冥王星的历史性飞行前数月抵达。从那时起,黎明已经透露了很多关于Ceres的信息,而Ceres正在帮助科学家们了解太阳系的早期历史。
 
  去年,美国国家航空和宇宙航行局黎明号的科学家发现了一个惊人的发现,他们发现了复杂的碳分子链 - 生命中必不可少的有机物质 - 在Ceres表面的斑块中。现在,得益于布朗大学研究小组在美国国家航空航天局的支持下进行的一项新研究,看起来这些贴片含有比以前想象的更多的有机物质。

  新发现最近发表在科学杂志“ 地球物理研究通讯 ”上,题目为“ Ceres上有机物丰度和组成的新约束 ”。该研究由布朗大学博士后研究员Hannah Kaplan领导,并得到Ralph E. Milliken和Conel M. O'D的协助。亚历山大 - 布朗大学助理教授和华盛顿卡内基研究所研究员。
对黎明使命数据的新分析表明,这些有机物可能比原先想象的更丰富。信用:美国国家航空航天局/汉娜卡普兰渲染

  有问题的有机材料被称为“脂肪族化合物”,这是一种碳原子形成开链的化合物,通常与氧,氮,硫和氯结合。公平地说,Ceres上的有机物质的存在并不意味着身体支持生命,因为这些分子可能来自非生物过程。
 
  在其他星球上也发现了脂肪族化合物(在火星上,特别是在土星最大的月亮泰坦上)。尽管如此,这样的分子仍然是生命中不可或缺的基石,它们在Ceres的存在引发了他们如何到达那里的问题。因此,科学家们对它如何和其他生命必需元素(如水)如何分布在整个太阳系中感兴趣。
 
  由于Ceres在有机分子和水中都很丰富,因此它提出了关于原行星的一些有趣的可能性。这项研究的结果和他们使用的方法也可以为未来任务的数据解释提供模板。正如博士卡普兰博士在布朗大学完成博士学位时领导研究一样,在最近的布朗大学新闻稿中解释道:
 
  “本文显示的是,根据您用来比较和解释Ceres数据的有机材料的类型,您可以得到非常不同的结果。这不仅对Ceres来说很重要,对于即将探索可能含有有机物质的小行星的任务也很重要。“
 
利用美国宇航局黎明号航天器上取景摄影机的数据制作的彩色合成图像显示了Ernutet火山口周围的区域。信用:NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA
 
  Ceres有机物的最初发现发生在2017年,当时一个国际科学家小组分析了黎明特派团可见光和红外线绘图光谱仪(VIRMS)的数据。通过该仪器提供的数据表明这些烃的存在下,在1000平方公里的区域周围的火山口Ernutet,它位于的Ceres的北半球和措施的直径约52公里(32英里)。

  为了了解有机化合物的含量,原始研究小组将VIRMS数据与实验室从地球岩石中获得的有机材料痕迹进行了比较。由此他们得出结论,在Ceres上检测到的光谱特征的6%到10%之间可以用有机质来解释。
 
  他们还假设这些分子是内源性的,这意味着它们来源于原行星内部。这与以前的调查结果一致,这些调查显示Ceres有水合热活动的迹象,以及其他已经检测到含氨水合矿物质,水冰,碳酸盐和盐的其他调查 - 这些都表明Ceres的内部环境可以支持益生元化学。
 
  但为了他们的研究,Kaplan和她的同事们使用不同的标准重新检查了数据。他们没有依靠地球岩石进行比较,而是决定检查一个外星来源。过去,一些陨石(如碳质球粒陨石)已被证明含有有机物质,与我们在地球上所熟悉的有所不同。

艺术家的黎明使命的接近原型Ceres的方法。信用:NASA / JPL
 
  使用此标准重新检查光谱数据后,Kaplan和她的团队确定Ceres上发现的有机物与他们的地球同类物不同。正如Kaplan所解释的那样:

  “我们发现,如果我们使用外星有机物对Ceres数据进行建模,这可能比地球上的更为合适,那么我们需要Ceres上更多的有机物质来解释我们看到的光谱吸收的强度那里。我们估计,我们在Ceres上看到的光谱信号多达40%到50%是由有机物解释的。与之前根据陆地有机化合物报告的6-10%相比,这是一个巨大的差异。“
 
  如果有机材料的浓度确实很高,那么它会提出有关它来自哪里的新问题。尽管最初的发现团队声称这是内源性的,但这项新研究表明,它可能是由富含有机质的彗星或小行星传播的。一方面,Ceres表面的高浓度与彗星影响更为一致。
 
  这是由于彗星与原始小行星相比具有明显较高的有机物内部丰度,这与本研究表明这些位置在Ceres上的40%到50%相似。然而,这些有机物中的大部分会因为撞击的热量而被破坏,这就留下了他们如何在那里得到某种神秘的问题。

黎明号航天器数据显示Ernutet火山口周围发现有机物浓度的区域(标记为“a”至“f”)。颜色编码显示有机物吸收带的强度,颜色较温暖,表示最高浓度。信用:NASA / JPL-Caltech / UCLA / ASI / INAF / MPS / DLR / IDA

如果它们确实是内生的,那么北半球出现如此高的浓度就成了问题。正如拉尔夫米利肯解释的那样:
 
  “如果有机物是用Ceres制造的,那么你可能仍然需要一种机制将其集中在这些特定的地点,或者至少将其保存在这些地方。目前尚不清楚这种机制可能是什么。Ceres显然是一个迷人的对象,并且了解这些景点和Ceres其他地方的有机物的故事和起源可能需要未来的任务,可以分析或返回样品。“
 
  考虑到主小行星带由太阳系形成过程中遗留下来的物质组成,确定这些有机物来自何处预计将揭示有机分子在其历史早期分布于太阳系的整个过程。与此同时,研究人员希望这项研究能够为即将到来的样品任务提供近地小行星(NEA),这也被认为是承载含水矿物和有机化合物。
 
  其中包括预计将在几周内抵达小行星龙谷的日本航天器Hayabusa2以及美国航空航天局的OSIRIS-REx任务 - 它们将于8月份抵达小行星奔努。Kaplan博士目前是OSIRIS-REx任务的科学团队成员,并希望她领导的黎明研究能够帮助OSIRIS-REx的任务描述Bennu的环境。
 
  “我认为这项研究包括对原始陨石重要组成部分的新实验室测量的工作,可以提供一个框架,说明如何更好地解释小行星的数据,并在我们的陨石收集中建立航天器观测和样本之间的联系,”她说过。“作为OSIRIS-REx团队的新成员,我特别感兴趣的是这可能适用于我们的任务。”
 
  2019年1月1日,新地平线的任务也将与柯伊伯带天体(KBO)2014 MU69相遇。在这些研究和其他太阳系“古代物体”研究之间 - 更不用说星际小行星被发现第一次 - 太阳系的历史(以及生命本身的出现)正在慢慢变得更加清晰。