美发射航天器飞赴神秘金属小行星

本文转自：中国科学报

科学家估计，Psyche是一颗直径约220公里的小行星，30%至60%由金属组成。图片来源：NASA/JPL-Caltech/ASU

本报讯 10月13日，美国宇航局（NASA）耗资12亿美元的航天器从佛罗里达州发射升空。它将前往一颗富含金属的小行星，行程36亿公里。这颗天体与科学家以前研究过的任何小行星都不同。

航天器的目的地是一块名为Psyche的太空岩石，它是太阳系中最大的金属物体。科学家认为，Psyche可能是一颗尚未形成的行星的核心。如果是这样，那么研究Psyche就像时间旅行者在了解数十亿年前的太阳系行星是如何形成的。

研究人员并不确定Psyche有多少成分是金属的，但根据他们的测量，“至少表面的一部分是金属”。美国亚利桑那州立大学行星科学家、该任务首席研究员Lindy Elkins Tanton说：“这是关键——我们希望看到金属表面。”

不过，到达这颗小行星还需要一段时间。这枚同样名为Psyche的航天器预计2029年才能抵达。

与此同时，研究人员和太空爱好者庆祝它的发射。Elkins Tanton的团队开玩笑说，要用重金属乐队的名字命名Psyche表面发现的任何地质特征。金属乐队Pantera前主唱为这次任务发表了一首颂歌，唱到Psyche是“一颗拥有强大力量的小行星——这是NASA最辉煌的时刻”。

太阳系中有数百万颗小行星，其中大多数是由岩石或岩石和冰的混合物组成。其中只有一小部分—— 一个被称为M型小行星的鲜为人知的集合，似乎主要是由铁和镍等金属构成。Psyche直径约220公里，是M型小行星中最大的一颗。

它很有可能是一颗古老原行星暴露的核心。研究人员认为，45亿年前，在太阳诞生后不久，围绕着恒星旋转的物质融合成行星。这些原行星内部的热量部分熔化了它们，使其分离并形成被岩石包围的金属核。而与其他太空岩石的碰撞可能剥离了它们的岩石外表，留下裸露的富含金属的核心在太空中呼啸而过。其中一个可能就是Psyche。

地球也有类似的富含铁的地核，但它被埋在数千公里厚的岩石中。因此，研究Psyche可能是了解行星内部的一个窗口。

土豆形状的Psyche位于绕太阳运行的火星和木星轨道间的主要小行星带。航天器将于2026年飞越火星，并利用火星的引力加速与Psyche会合，最终于2029年到达那里。然后，它将在两年多的时间里围绕这颗小行星运行，逐步接近其表面，同时收集有关Psyche的磁场、重力和矿物组成的数据。

行星科学家过去认为，Psyche可能高达90%由金属组成。但地面和太空望远镜的观测逐渐表明，它还包含大量的岩石或其他物质。最新的估计表明，Psyche30%到60%由金属组成，其密度介于纯铁陨石和纯岩石陨石之间。

“我们不太清楚和金属一起存在的是什么。”Elkins Tanton说，如果Psyche不是原行星的金属核心，那么另一种可能性是，它是由太阳系形成时的原始物质构成，这些物质从未熔化，且是分层形成的。

10月2日，在得克萨斯州圣安东尼奥市举行的一次行星科学会议上，詹姆斯·韦布空间望远镜公布的最新观测结果表明，Psyche甚至可能含有水，而水可能与金属颗粒混合的矿物结合在一起。

该任务在开发过程中遇到了几个障碍，包括与新冠疫情有关的延误，以及NASA喷气推进实验室人员的短缺，后者在建造航天器方面发挥着关键作用。这些问题将该任务预计于2026年至2029年抵达Psyche的时间推迟。而在肯尼迪航天中心发射的最后准备阶段，工程师又发现了氮推进器的问题，后者用于控制航天器在太空飞行和围绕Psyche运行时的方向。为了解决这个问题，探测器不得不以比原计划更低的功率水平启动推进器，并持续更长的时间，以避免损坏推进器。（李木子）