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科技日历丨人类首次准确预测小行星撞击地球 2008 TC3在苏丹上空爆炸

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这是史无前例的事件:2008年10月7日,小行星2008 TC3掠过苏丹北部的天空上,然后在努比亚沙漠上方约37公里处爆炸。

而在19小时前,美国亚利桑那州的卡塔利娜天空勘测望远镜才发现了小行星2008 TC3,通过绘制其轨迹,天文学家知道这块重达80吨的岩石正要与地球发生碰撞。

这是第一次预测到小行星撞击地球,而且预测正确。幸运的是,这颗小行星不大,不会造成任何问题,它的路径使它带到了偏远地区。但这为科学家们提供了一个激动人心且无与伦比的机会,可以研究小行星撞击地球前的光谱分类碎片。

不久之后,搜寻地外文明计划和美国宇航局艾姆斯研究中心的流星天文学家彼得·杰尼斯肯斯博士和喀土穆大学的物理学家毛维亚·沙达德博士带领的探险队,收集了散布在29公里的沙漠中近600块小行星碎片。这颗重达80吨的小行星仅剩不到10公斤重的陨石。

福特汉姆大学的乔恩·弗里德里希博士说,这些坠落在地球上的碎片正在揭示有关小行星带和太阳系早期的秘密。这些碎片又叫Almahata Sitta陨石。

“我们现在可以说小行星带有许多不同类型的物质,这些物质反映早期太阳系中的部分状况。”弗里德里希对《今日宇宙》说,“我们已经看到,自太阳系形成以来,这些小行星并没有发生太大变化,所以这说明了早期太阳系中化学物质的多样性,以及作用在这些小天体上的过程。”

科学家们一致认为,了解小行星带的组成对我们如何应对可能正朝着地球飞来的更大的小行星至关重要。

尽管科学家已经能够研究和分类成千上万的陨石,并且还分析了太空中的数百个小行星,但这是第一次一块“新鲜”的小行星以陨石的形式落入地球,并通过光谱学进行了分析。这些陨石是第一个明确与其母小行星相连的陨石。

“能够最终使小行星与某种类型的陨石产生积极的联系,真是令人惊讶。” 弗里德里希说,“当我们在太空中观察小行星时,我们只关注外部,而小行星的表面已经从太空环境中改变了。我们第一次可以研究我们在太空中看到的物体的内部。这些知识为我们提供了有关小行星外部变化的地图。我们可以更好地了解空间物体的数量及其在太阳系中的分布。”

地球上约有四分之三的陨石是一种“普通”的石质陨石,称为球粒陨石。对Almahata Sitta陨石的分析发现了一种罕见的、富含碳的陨石,称为ureilite。人们认为,ureilite来自一颗巨大的富含有机物的原始小行星,该小行星在过去的某个时候融化了。

弗里德里希说:“这是一种奇怪的陨石,从某种意义上讲它是一种火成岩,就像地球上的火山岩一样,这很奇怪,因此,该陨石的起源是岩浆,所以它们肯定在某一时刻融化。这也意味着它们就像你可能会在地球上捡起的岩石一样,但是它们也包含我们称之为相对原始的材料,例如石墨、有机化合物和其他东西。”

因此,ureilites,特别是Almahata Sitta陨石,含有来自原始和演化类型的小行星的物质。

收集到的陨石中的ureilites很少,这是Almahata Sitta陨石如此有趣的另一个原因。它们具有异常的细颗粒和多孔质地,使陨石极其脆弱。研究人员认为,这就是为什么Asteroid 2008 TC3在地球大气层就粉碎的原因。

弗里德里希和福特汉姆大学的学生朱莉安娜·特罗亚诺使用电感耦合等离子质谱仪研究陨石碎片,该质谱仪专门研究岩石的无机成分。

弗里德里希说:“我们从化学上发现,所有不同的碎片的确是ureilites,但另一个有趣的事情是,这些碎片似乎根本没有任何地面污染的证据,而这正是你期望的‘新鲜坠落下来的东西’。在南极洲发现了大多数的ureilites陨石,而且通常情况下,南极样品中某些元素的浓度似乎有些升高,比如镧、铈等稀土元素。但是Almahata Sitta陨石似乎没有明显的污染特征。”

这使研究人员可以更好地探索太阳系的组成。

虽然球粒陨石通常不会因为母星的熔化或分化而改变——研究人员怀疑它们不一定代表典型的小行星母星——但ureilites通常会显示母星熔化的迹象。

那么,以某种方式加热到“融化”点的小行星发生了什么?

对Almahata Sitta陨石的最新研究表明,其母星可能是由三种不同类型的小行星碰撞形成的。这也可以解释为什么陨石既包含进化的也包含原始的小行星物质。

来自法国蔚蓝海岸天文台的朱莉·盖昂·马克特博士还提供了更多有关2008 TC3起源的小行星家族的见解。

“由于不同类型陨石的陨落很罕见,小行星的起源问题既包含了原始的又包含了进化的特征,这是一个具有挑战性和扣人心弦的问题。”盖昂·马克特说, “对于小行星2008TC3是如何形成的,一个可行的解释涉及到这些不同矿物组成的小行星碎片之间的低速碰撞。”

盖昂·马克特和她的团队还研究了主要小行星带中小行星的动力学和光谱学,以阐明Almahata Sitta碎片的起源。她说:“我们认为,位于内主带的Nysa-Polana小行星家族是2008 TC3起源的一个非常好的候选者。”

自太阳系诞生以来,相对不变的原始小行星含有大量的水合矿物质和有机物质。但是,许多其他小行星可能在某个时刻经历了加热,这可能是由于放射性物质的衰变所致,而熔融的岩浆已经分离成被岩石地幔包围的铁芯。

弗里德里希和盖昂·马克特只是研究Almahatta Sitta陨石的两个研究人员,他们试图更好地了解我们的太阳系,并弄清楚2008年坠落到地球上的小行星。

弗里德里希说:“对这些陨石的研究是跨学科的和协作的,而我们的工作只是一个更大难题的一小部分。”

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