□ 本報記者 蔡姝雯

　　實(shí)習生 晏慶合

　　小行星多分布在火星和木星軌道之間的主帶區域，可能蘊含了地球生命和水體起源的重要線(xiàn)索，也蘊藏著(zhù)“嬰兒期”太陽(yáng)系的關(guān)鍵信息，因此頗具科學(xué)研究?jì)r(jià)值。

　　中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員季江徽課題組，將目光投向位于這一主帶外部區域的司理星族群小行星，基于空間紅外望遠鏡對其進(jìn)行觀(guān)測獲得的數據，揭示其熱物理特性，推測這些小行星表面存在非常細小的顆粒和較厚的表壤層。該成果對于了解太陽(yáng)系中含水冰小天體的形成與演化過(guò)程具有重要意義，近日刊發(fā)于《天文學(xué)雜志》。

　　這些小行星表面存在非常細小的顆粒

　　司理星族群形成于25億年前的一次碰撞事件，其族群成員數目超過(guò)4700顆，多數光譜型為C型或B型。“該族群大部分是碳質(zhì)小行星，其表面可能存在大量水冰，可以作為考察地球上水來(lái)源的依據，也或許可以成為未來(lái)星際航行的一種寶貴的太空資源。根據以往研究發(fā)現，司理星表面還存在有機物，為地球生命是否來(lái)自地外天體提供思考。”季江徽說(shuō)，司理星族群是了解小行星水冰演化及活動(dòng)性的重要對象，通過(guò)對該族群小行星的熱物理研究，將進(jìn)一步揭示這類(lèi)小天體的物理特性和演化特征。

　　此次研究，課題組基于空間紅外望遠鏡的觀(guān)測數據，利用先進(jìn)熱物理模型，計算得到小行星在紅外波段的理論輻射流量，進(jìn)而擬合獲得了族群中20顆小行星的熱慣量、幾何反照率、有效直徑及粗糙度等參數的最優(yōu)解，并估算其表壤顆粒尺寸。

　　研究發(fā)現，與其他族群相比，司理星族群的幾何反照率普遍偏低，這與B型和C型小行星的幾何反照率分布基本一致。“反照率低說(shuō)明光都被吸收，因此小行星看起來(lái)會(huì )很暗。”季江徽解釋道，C型小行星的反照率通常很低，有很多含水礦物，與C型一致進(jìn)一步證明其含水的可能性更大。而作為C型小行星的子類(lèi)，B型小行星看上去更暗淡，它們是早期太陽(yáng)系含量豐富的原始、揮發(fā)性物質(zhì)的殘余。

　　課題組進(jìn)一步研究發(fā)現，司理星族群小行星之間的熱慣量分布相似，而較低的熱慣量則表明這些小行星表面存在非常細小的顆粒和較厚的表壤層，而表層土壤越細小，就越證明主帶天體經(jīng)歷了長(cháng)期復雜的太空風(fēng)化。

　　對天體實(shí)現從望遠鏡式到顯微鏡式觀(guān)察

　　不同主帶族群之間熱物理特性的對比研究，開(kāi)創(chuàng )了新的視角來(lái)認知其族群分類(lèi)、碰撞機制和演化過(guò)程，有助于進(jìn)一步探索對太陽(yáng)系的“考古”。

　　“之前族群之間的分類(lèi)主要基于小天體的空間分布、軌道特性、光譜成分的異同，現在我們多了‘熱物理特性’這樣一個(gè)嶄新的視角，對小天體實(shí)現從望遠鏡式到顯微鏡式的觀(guān)察。”季江徽說(shuō)道。

　　相關(guān)研究亦為我國正在開(kāi)展的小行星深空探測任務(wù)提供工程支撐，如通過(guò)對目標小天體的熱慣量、幾何反照率、顆粒尺寸等參數估算和分析，可評估小行星表面表壤是否存在，從而為探測器的采樣方式與采樣環(huán)境提供關(guān)鍵科學(xué)依據。

　　該工作還可應用于評估影響近地天體軌道運動(dòng)的非引力效應，直接服務(wù)于我國近地天體防御任務(wù)。季江徽提到，小天體不止受到太陽(yáng)引力的影響，從長(cháng)期來(lái)講，在一些非引力的效應下，小尺寸的近地小行星由于形狀的不規則，受到太陽(yáng)輻射壓和熱輻射的影響導致其受力和力矩的不均勻，從而會(huì )在長(cháng)期緩慢的過(guò)程中發(fā)生軌道漂移和自轉變化。為了解這種機制，就需要去研究小天體表面熱物理特性，而了解近地天體的物質(zhì)特性也有利于“面對小行星撞擊地球”制定更好的應對措施。

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