追上半人马天体 “读取”太阳系形成演化历史信息

追上半人马天体 “读取”太阳系形成演化历史信息 字体： 小 中 大 分享到： 追上半人马天体 “读取”太阳系形成演化历史信息 2021-11-09 08:50:47 来源：科技日报

与常见的木星彗星相比，半人马天体处于柯伊伯带的时间更长，接受的太阳辐射更少，因此包含的物质更原始。因此，研究半人马天体可以帮助我们更好地研究太阳系的物质分布和演化。

石建春

中国科学院紫金山天文台副研究员

在木星轨道和海王星轨道之间，潜伏着数以万计由冰和岩石组成的小天体。这些小天体偶尔会受到木星引力扰动的影响，被抛入太阳系，飞向太阳和地球。

这种小天体被认为是许多木星彗星和近地彗星的来源。因为它兼具小行星和彗星的特征，所以被命名为半人马。

近日，据国外媒体报道，美国芝加哥大学的科学家表示，木星附近的这些半人马可能为揭示太阳系的奥秘提供重要线索。研究人员表示，通过对半人马天体的深入分析，他们发现太阳系实际上是一个动态的行星系统，一直处于变化状态。

半人马从哪里来？它能告诉我们更多关于太阳系的秘密吗？

它又远又小，这使得观察很困难。

太阳系的形成始于46亿年前的一个原始星云。经过吸积、聚集和演化，星云中的一些原始物质合并成八颗行星，其中一些仍然松散地分布在Tai 空的几个带状区域。

这些带状区域中的小天体是太阳系早期演化遗留下来的证据。太阳系中的大部分小行星都是原始太阳星云的星子，存在于太阳形成的早期。

位于海王星轨道之外的柯伊伯带就是这样一个区域，其中大约有10万个直径超过100公里的天体。柯伊伯带中的天体主要由冰冻的低沸点混合物组成，主要由水、氨和甲烷组成。火星和木星之间还有一个小行星带，那里的天体主要由岩石和金属组成。

与这两个小行星带相比，木星和海王星之间的半人马天体群并不为人类所熟知。

半人马天体是指一种半长轴和短距离介于木星轨道和海王星轨道之间的小天体。大多数半人马天体起源于柯伊伯带。在最近的几百万年里，它们的轨道发生了变化，成为了今天的半人马天体。"中科院紫金山天文台副研究员石建春告诉科技日报记者，目前人类已经发现了452个半人马天体，首个命名为" 944伊达尔戈"的半人马天体是德国科学家在1920年发现的。目前最大的半人马天体“10199 Chariklo”直径约260公里，于1997年被美国科学家发现。

在大约一个世纪的时间里，为什么只有452颗半人马天体被人类“捕获”？石建春解释说:“半人马天体距离地球很远，它的近日点在木星轨道之外，也就是说，它离地球最近的时候也在木星轨道之外。况且一般体积小，亮度暗，很难发现。”

此外，半人马天体是柯伊伯带天体和木星彗星家族之间的过渡天体，其轨道区域是动态不稳定的。“半人马天体的轨道很容易受到木星等巨行星引力的干扰，轨道发生变化。”施建春说。

半人马天体可以提供“独特”的线索

石建春介绍，有些半人马表现出彗星样的活动，有彗发和彗尾。

彗星一般由彗核、彗发和彗尾三部分组成。彗星的核心由冰物质组成。当彗星接近太阳时，彗星物质升华，形成一个蓬松的彗发，并在彗核周围形成一条长尾。

“由于半人马座天体长期处于木星之外，有很多挥发性成分附着在天体上，比如一氧化碳冰和二氧化碳冰。当温度升高，挥发性气体冰升华时，包裹在天体周围的尘埃会被释放出来，并被阳光反射，形成我们看到的彗星那样的彗发和彗尾。”石建春介绍。

据媒体报道，在这项研究中，美国芝加哥大学博士后研究员、这篇论文的通讯作者塞利格曼(seligman)说:“这些物质非常古老，含有早期太阳系从未融化过的冰。彗星之所以有趣，不仅因为它们美丽，还因为它们可以为人类提供一种探测遥远太阳系化学成分的方法。”

在施建春看来，与普通彗星不同，半人马天体的特征为我们研究太阳系的演化提供了“独特”的线索。

“与常见的木星彗星相比，半人马天体在柯伊伯带存在的时间更长，接受的太阳辐射更少，因此包含的物质更原始，因此研究半人马天体可以帮助我们更好地研究太阳系的物质分布和演化。”石建春说，此外，由于半人马天体距离较近，处于木星轨道之外，温度较低，其活动机制与木星彗星不同。木星彗星的活动机制是由水冰升华驱动的，而半人马天体的活动机制是由气冰升华驱动的，不能用水冰挥发来解释。因此，通过研究半人马天体，科学家可以比较水冰升华和气冰升华驱动的彗星活动的异同。

据媒体报道，在这项研究中，科学家研究了半人马天体的数量以及这些天体偶尔成为太阳彗星的机制。他们估计，大约一半的半人马座彗星是通过与木星和土星的轨道相互作用而被推入太阳系的。另一半因为距离木星太近而被困在木星轨道上，然后由于木星引力扰动的影响被抛向太阳系中心。

后一种机制提供了一种更好地观察这些即将成为彗星的半人马天体的完美方式。正如这项研究提出的那样，一艘航天器被发送到木星，使其在木星的轨道上运行，直到半人马天体穿过木星的轨道。然后航天器可以观察到半人马向太阳飞去并变成彗星。

实现“等星星”并不难

这种“等星星”的想法并不是异想天开。“在木星轨道上等待半人马的方法确实可行。”施建春认为，目前人类的航天发射技术已经相当成熟，向木星发送航天器并不难。

目前，许多航天器已经飞往外太阳系。美国国家航空空航天局(NASA)的朱诺飞船只用了大约5年时间就到达了木星，目前正在拍摄木星的照片。

另外，即使是小天体在运动，人类也有可能去拜访它们。比如，美国“奥西里斯-雷克斯”探测器造访了2亿英里外的贝努小行星；日本的隼鸟2号探测器从另一颗小行星“龙宫”带回了一些岩石样本。

“然而，这并不是唯一的彗星观测方案。根据具体的科学目标，可以制定不同的观测方案。比如，对于著名的半人马彗星29P/Schwassmann-Wachmann，也可以单独设计轨道进行轨道观测。”施建春说。

这将是一个充满想象力的画面:彗星中的冰由不同类型的分子和气体组成，在到达太阳的过程中，它们在不同的点开始燃烧；航天器围绕彗星飞行，它“观察”彗星的形成，并通过测量它的尾巴知道彗星是由什么组成的。

塞利格曼说，通过这种方法，科学家可以发现典型的彗星冰层何时开始燃烧，以及彗星的详细内部结构，而从地面望远镜中发现这些的希望很小。

同时，彗星表面会随着温度的升高而喷发，形成陨石坑等等。塞利格曼表示，了解这些现象将有助于科学家更好地了解太阳系。这对于理解太阳系中类地行星是如何形成的非常重要。

施建春对此也有相同的看法。他认为:“通过跟踪观察一个半人马天体由小行星转变为彗星并发展成彗发和彗尾的过程，有助于研究早期太阳系中彗星的活动机制和水等物质的成分分布，进而揭示太阳系的形成和演化历史。”(记者金锋)

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