科學人／締造新的可能！金屬小行星上發現鐵銹 是否真有水存在？

以希腊神话的赛姬（Psyche，灵魂的化身）命名的小行星灵神星，可能是早期太阳系中一个行星胚胎的残骸。图为太空船接近灵神星的示意图。美联社

以希腊神话的赛姬（Psyche，灵魂的化身）命名的小行星灵神星，可能是早期太阳系中一个行星胚胎的残骸，运行轨道位于火星和木星之间的小行星带，它的体积庞大，属于大型小行星。由于表面光亮，一直以来都被认为是一颗铁镍核心的天体。

铁锈的踪迹

为了更深入地了解灵神星，天文学家利用JWST对灵神星进行红外线观测，意外发现灵神星表面有羟基（-OH）的存在。羟基是水分子的一部份，这个发现让科学家开始寻找是否有水的证据。紧接而来的发现更是让科学家欣喜若狂，这些羟基与零神星上的铁结合，形成了铁的氢氧化物，也意味着铁锈的存在。

水从何而来？

但灵神星上的铁锈从何而来？换句话说，水从哪里来？

过去的观测记录，并未显示灵神星表面上有水的迹象，铁锈的存在成为一个谜团。科学家提出了一种解释：这些水分子可能是由撞击灵神星的水冰小行星带来的。这些撞击不仅改变了灵神星的表面，也为其带来了水分子，并与金属（例如铁）发生反应，形成了铁锈。

为了确定灵神星是否真的有水，贾马克（Stephanie G. Jarmak）和团队的其他科学家转向JWST的两种红外传感仪器：近红外光谱仪（NIRSpec）和中红外仪器（MIRI），它们可以检测较短的红外波长。

NIRSpec的数据显示了羟基的特征，确认了羟基在小行星上的存在。除此之外，这些数据与其他陨石中的羟基特征进行比较后，发现灵神星的羟基特征与某些含铁锈且富含碳的陨石相似。这一发现使研究人员更加相信，灵神星上的氢氧根与铁结合之后，形成了铁锈。

然而，MIRI的数据却缺乏水的明确特征。尽管如此，研究人员并未排除水存在的可能性，因为它可能存在于JWST无法观测到的灵神星其他部分。也有可能水的浓度低于MIRI的检测下限。

行星形成的重新定位

灵神星上的铁锈为行星的形成提供了其他可能。传统观点认为，像灵神星这样的金属小行星是在太阳系的高温区域形成的。但铁锈的存在表明，灵神星可能在形成初期曾经位于太阳系的外围低温区，在那里水冰能够稳定存在。随后，由于太阳系引力的作用，灵神星才迁移到了现在的位置。

虽然JWST的观测为我们揭示了小行星灵神星的一些秘密，但仍有许多谜团等待我们去解开。这项研究已被《行星科学杂志》（Planetary Science Journal）接受。论文的第一作者贾马克 表示，富含金属的小行星是稀有矿物的重要来源，很可能是未来太空采矿计划的重点研究对象。但团队的下一步计划是研究灵神星表面上水合金属的具体位置，包括观察灵神星的南极，那里有一个可能是与带水陨石相撞而形成的大型陨石坑。

资料来源：

1. $100,000 quadrillion asteroid Psyche may be rusting, James Webb telescope reveals

2. Estimate of water and hydroxyl abundance on asteroid (16) Psyche from JWST data

（本文出自2024.08.26《科学人》网站，未经同意禁止转载。）