最新對小行星Psyche進行的2D和3D計算機模擬表明，這顆小行星的成分可能是金屬且多孔，有點像飛行的宇宙碎石堆。小行星Psyche是主帶上最大的小行星，

了解這一點對于美國宇航局（NASA）即將進行的小行星任務《Psyche：金屬世界之旅》至關重要，該任務將于2022年發(fā)射。洛斯阿拉莫斯國家實驗室奇克·凱勒(Chick Keller)博士后研究員溫迪·K·考德威爾(Wendy K.Caldwell)說：

這將是第一次訪問金屬小行星，我們科學界在發(fā)射前對小行星Psyche了解得越多，就越有可能擁有最合適的工具來研究Psyche小行星和收集數據，考德威爾并在《Icarus》雜志上發(fā)表了一篇研究論文。Psyche小行星是一個值得研究的有趣天體，因為它很可能是在吸積階段被破壞的行星核心殘留物，如果它確實主要是金屬的，我們就可以從Psyche小行星那里學到很多關于行星形成的更多知識。

對小行星上撞擊結構進行建模有助于我們理解這個金屬天體，以及大型金屬天體上的隕石坑過程與巖石和冰冷物體上的隕石坑過程有何不同。研究提供了Psyche小行星最大撞擊坑形成的首個3-D模型，也是第一個使用撞擊坑模型來告知小行星組成的研究。2-D和3-D模型表明了一個傾斜的撞擊角，在這個角度上，進入的撞擊物體會撞擊小行星表面，在給定可能涉及的物質情況下，以非常具體和可預測的方式使Psyche小行星變形。

金屬小行星變形與其他常見的小行星物質（如硅酸鹽）不同，撞擊成分與Psyche小行星相似的目標應該會導致類似于在Psyche小行星上觀察到的隕石坑。一段使用模擬輸出的動畫視頻顯示了理論上的撞擊場景，該場景可能會產生Psyche小行星上最大的隕石坑。模擬顯示了一些物質材料在撞擊后如何被噴射到太空中，并揭示了隕石坑變形階段，在該階段，撞擊區(qū)域顯示了產生的撞毀物質材料。

研究通過修改階段模擬撞擊的能力，對于理解金屬天體上的隕石坑是如何形成的至關重要。在隕石坑形成的早期階段，目標材料的行為就像流體一樣。然而，在修改階段，目標材料的強度對沒有噴射到隕石坑的材料如何‘穩(wěn)定下來’起著關鍵作用。研究結果證實了基于觀測測量技術對Psyche小行星成分的估計。特別令人感興趣的是提供最佳匹配的材料，Monel。

Monel是一種合金，以加拿大薩德伯里隕石坑的礦石為基礎，薩德伯里隕石坑是加拿大的一個撞擊結構。這些礦石被認為來自形成隕石坑的撞擊器，這意味著礦石本身很可能來自外星。使用Monel的建模成功表明，Psyche小行星的材料成分在沖擊條件下的行為類似于外星金屬。這項工作中使用建模工具在洛斯阿拉莫斯超級計算機上運行，以前被證明在模擬撞擊坑方面是有效的，也是在Psyche小行星上模擬隕石坑形成的理想選擇。

根據可能的撞擊速度、局部重力和體積密度估計，Psyche小行星最大隕石坑的形成，很可能是由強度而不是重力決定的。研究利用實驗室的資源所能完成的工作是令人難以置信，所用超級計算機是世界上最強大的計算機之一，對于像小行星撞擊這樣的大問題，研究真的依賴數值建模工具來補充觀測數據。

博科園｜研究/來自：洛斯阿拉莫斯國家實驗室

參考期刊《Icarus》

DOI: 10.1016/j.icarus.2020.113962

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