小行星雖然形態(tài)各異，但現(xiàn)在麻省理工學(xué)院和其他機(jī)構(gòu)的天文學(xué)家，已經(jīng)觀測到了一顆隕石坑非常嚴(yán)重的小行星，因此將其稱為“高爾夫球小行星”。這顆小行星被命名為帕拉斯，以希臘智慧女神的名字命名，最初發(fā)現(xiàn)于1802年。

帕拉斯是小行星帶中的第三大天體，大小約為月球的七分之一。幾個(gè)世紀(jì)以來，天文學(xué)家們已經(jīng)注意到，與小行星帶中的大多數(shù)天體相比：這顆小行星沿著明顯傾斜的軌道運(yùn)行，盡管它傾斜的原因仍然是一個(gè)謎。

現(xiàn)在發(fā)表在《自然天文學(xué)》期刊上的一篇研究論文中，研究人員首次展示了帕拉斯的詳細(xì)圖像，包括它布滿隕石坑的表面。研究人員懷疑，帕拉斯小行星被撞擊的表面，是小行星軌道扭曲的結(jié)果：

雖然小行星帶中的大多數(shù)天體大致沿著圍繞太陽的同一橢圓軌道運(yùn)行，很像賽道上的汽車，但帕拉斯小行星的傾斜軌道如此之大，以至于小行星必須以一定的角度撞穿小行星帶。

帕拉斯小行星在途中經(jīng)歷的任何碰撞，都將比同一軌道上兩顆小行星之間碰撞造成的破壞大四倍左右。該論文的主要作者、麻省理工學(xué)院地球、大氣和行星科學(xué)系博士后米歇爾·馬塞特(Micha?l Marsset)說：

帕拉斯小行星的軌道意味著非常高速的撞擊。從這些圖像中，現(xiàn)在可以說帕拉斯小行星是我們所知小行星帶中隕石坑最多的天體，這就像發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的世界，馬塞特的合著者，包括來自世界各地21個(gè)研究機(jī)構(gòu)的合作者。

“暴力史”

由來自法國馬賽天體物理實(shí)驗(yàn)室的首席研究員Pierre Vernazza，領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)使用歐洲南方天文臺(tái)甚大望遠(yuǎn)鏡(VLT)球面儀器獲得了帕拉斯小行星的圖像，甚大望遠(yuǎn)鏡是一個(gè)由四個(gè)望遠(yuǎn)鏡組成的陣列，每個(gè)望遠(yuǎn)鏡都有一個(gè)8米寬的鏡子，位于智利山區(qū)。2017年，然后是2019年，馬塞特和同事們一次預(yù)定了四臺(tái)望遠(yuǎn)鏡中的一臺(tái)，每次幾天，看看是否能在軌道最接近地球的一點(diǎn)捕捉到帕拉斯小行星的圖像。

研究團(tuán)隊(duì)在兩次觀測過程中獲得了11組圖像，在帕拉斯小行星旋轉(zhuǎn)時(shí)從不同角度捕捉到了它。在編輯完圖像后，研究人員生成了小行星形狀的三維重建圖，以及它的兩極和赤道地區(qū)部分區(qū)域的隕石坑地圖。

總共發(fā)現(xiàn)了36個(gè)直徑超過30公里的隕石坑，大約是地球希克蘇魯布隕石坑直徑的五分之一，最初的撞擊很可能在6500萬年前。帕拉斯小行星的隕石坑，似乎覆蓋了小行星表面的至少10%，正如研究人員在論文中所說的：

這“暗示著一段猛烈的暴力碰撞歷史”。為了了解這段歷史可能有多激烈，研究小組對帕拉斯及其在過去40億年與小行星帶其他部分的相互作用進(jìn)行了一系列模擬。

研究人員對谷神星和灶神星也做了同樣的事情，考慮了每顆小行星的大小、質(zhì)量和軌道屬性，以及小行星帶內(nèi)天體的速度和大小分布。記錄了每次模擬碰撞在帕拉斯小行星、谷神星或灶神星上產(chǎn)生至少40公里寬的隕石坑（這個(gè)尺度是在帕拉斯觀測到大多數(shù)隕石坑的大小)。

發(fā)現(xiàn)，與谷神星或灶神星上相同大小的隕石坑相比，帕拉斯上40公里的隕石坑可能是與一個(gè)小得多的天體相撞造成。由于小行星帶中較小的小行星比較大的要多得多，這意味著帕拉斯比其他兩顆小行星更有可能經(jīng)歷高速隕石坑事件。帕拉斯小行星經(jīng)歷的碰撞是谷神星或灶神星的兩到三倍，它傾斜的軌道，直接解釋了在其他兩顆小行星上都看不到而且非常奇怪的表面。

支離破碎的家庭

研究人員從圖像中又發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)：在小行星的南半球有一個(gè)奇怪的亮點(diǎn)，以及沿著小行星赤道有一個(gè)極大的撞擊盆地。對于后一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，研究小組尋找了可能造成如此大撞擊原因的解釋，估計(jì)撞擊的寬度約為400公里。研究人員模擬了沿赤道的各種撞擊，并追蹤了每一次撞擊可能從帕拉斯表面雕刻出來并噴到太空中的碎片。從模擬中，研究小組得出結(jié)論，這個(gè)巨大的撞擊盆地，很可能是大約17億年前與一個(gè)20到40公里寬的天體相撞的結(jié)果。

隨后小行星的碎片被拋出太空，其模式恰好與今天在帕拉斯小行星之后觀察到的一系列碎片相匹配。該研究的合著者、布拉格查爾斯大學(xué)天文研究所的Miroslv Bro?說：赤道的發(fā)掘，很可能與目前的帕拉斯碎片家族有關(guān)。至于在帕拉斯小行星南半球發(fā)現(xiàn)的亮點(diǎn)，研究人員仍不清楚它可能是什么。主要理論是，該地區(qū)可能是一個(gè)非常大的鹽礦。

通過對小行星的三維重建，研究人員估計(jì)了帕拉斯的體積，并結(jié)合其已知質(zhì)量，計(jì)算出密度不同于谷神星或灶神星，它很可能最初是由水冰和硅酸鹽的混合物形成。隨著時(shí)間的推移，隨著小行星內(nèi)部的冰融化，它很可能水合了硅酸鹽，形成了可能在撞擊后暴露出來的鹽沉積物。支持這一假設(shè)的一個(gè)證據(jù)可能來自離地球更近的地方，每年12月，觀星者都可以看到一個(gè)被稱為雙子座令人眼花繚亂的一場流星雨。

這些流星雨是小行星Phaethon的碎片，而小行星Phaethon本身被認(rèn)為是最終進(jìn)入地球軌道的帕拉斯小行星逃逸碎片。天文學(xué)家早就注意到雙子座流星雨中的一系列鈉含量，馬塞特和同事現(xiàn)在推測，這些鈉含量可能來自帕拉斯的鹽沉積。有天文學(xué)家提議用非常小、便宜的衛(wèi)星去帕拉斯執(zhí)行任務(wù)，告訴我們更多關(guān)于帕拉斯這顆“高爾夫球小行星”表面和亮點(diǎn)來源的信息。

博科園｜研究/來自：麻省理工學(xué)院

參考期刊《自然天文學(xué)》

DOI: 10.1038/s41550-019-1007-5

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