韦伯望远镜发现，宇宙中价值最高的富金属天体灵神星，居然生锈了

科学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在神秘的富金属小行星16 Psyche上发现了水的成分。这一发现表明，水分以铁锈的形式存在，并可能揭示这个神秘天体的形成过程。

16 Psyche是位于火星和木星之间主小行星带中非常不寻常的一颗小行星。这个长约173英里（280公里）的土豆形天体曾一度被认为是完全金属的。Psyche表面极其光亮，这让研究人员猜测它可能是一个行星胚胎（行星构建块）的富铁核心，并且可能揭示地球和其他类地行星的形成过程。有些人估计，这颗小行星的稀有金属成分价值高达100,000千万亿美元，简直是太空中的金矿。

正是这个关于其成分的假设，促使了NASA正在进行的Psyche任务。该任务于2023年10月发射，预计在2029年抵达小行星，以进行深入研究。然而，并非所有闪闪发光的东西都是黄金，甚至也不全是金属。在过去十年里，关于Psyche的密度和反射光谱的新数据——即小行星表面反射的不同波长的阳光强度——表明它很可能是一个混合硅酸盐和金属的世界。

2017年，研究人员发现了另一种成分的诱人痕迹：水。来自红外区域的光谱，在我们感知为热却看不到的长波长处，显示了氢氧基团（OH分子，水的一部分）的特征。尽管这些结果表明Psyche的表面可能含有少量的水，无论是以冰的形式还是水合矿物的形式，但由于光谱是使用NASA在夏威夷的地基红外望远镜设施收集的，可能被地球大气中的水污染，所以结果并不确定。此外，研究人员还没有在略高的红外波长上找到更确凿的水的特征。这一特征已帮助其他天文学家“检测到月球上广泛存在的分子水，但尚未用于小行星”，研究作者、哈佛大学和史密松天体物理中心的行星科学家斯蒂芬妮·贾马克在给记者的一封电子邮件中表示。

为了确定Psyche是否真的有水，贾马克和来自美国和德国多家机构的科学家们转向了JWST的两个红外传感仪器：近红外光谱仪（NIRSpec）和中红外仪器（MIRI），它们分别可以检测较短和较长的红外波长。通过在2023年3月将这些仪器对准小行星，科学家们收集了由当时正面向望远镜的Psyche北极反射的光谱快照。其结果已被《行星科学杂志》接受，并通过arXiv提供了预印本。

NIRSpec数据显示了氢氧基的特征，确认了其在小行星上的存在。更重要的是，贾马克指出，高质量的数据允许与其他陨石的氢氧基特征进行比较，显示Psyche的氢氧基特征与某些含锈的富碳陨石相似。这一发现使研究人员得出结论，Psyche上的氢氧基与金属结合形成了铁锈。

然而，MIRI数据缺乏确凿的水的特征。尽管如此，研究人员不能排除水的存在，因为它可能存在于JWST无法看到的Psyche的其他部分。也有可能水的浓度低于MIRI的检测限，使其浓度不到月球上的一半，而月球上的水本身在2.25磅（1公斤）土壤中也仅相当于一滴雨水。

除了形成铁锈，Psyche的氢氧基还提供了有关小行星形成的线索。如果氢氧基是在小行星内部形成的，这可能表明Psyche诞生于太阳系的寒冷外边界，并在数百万年间逐渐向内移动。然而，现有的证据表明，撞击Psyche的小行星带来了含水的撞击物，并塑造了它。

贾马克表示，未来的计划包括研究Psyche表面上水合金属的具体位置，这些计划包括“观察Psyche的南极，其中包含一个大坑，可能是与水合撞击物相遇所导致的”。

富金属小行星是稀有矿物的丰富来源，也是未来太空采矿计划的对象。然而，尽管其估计价值很高，Psyche并不在其中——因为它距离太阳的距离是地球的三倍，对于提取工作来说成本太高，不划算。