小行星,彗星和其他小物体提供神秘的遥远过去的线索

我们为什么关心太空岩石

我们太阳系的小世界帮助我们追溯它的历史和进化,包括彗星。这段视频剪辑是由NASA的EPOXI任务飞船在2010年11月4日飞越哈特利2号彗星时拍摄的图像编辑而成的。学分:NASA /姓名/ UMD格式

人类存在的整个历史是我们太阳系的45亿年历史上的微小漏洞。没有人在解决他们现在的配置之前看到和经历剧烈变化的行星。为了了解我们面前的东西 - 在地球上的生命和地球本身之前 - 科学家需要捕杀对此神秘的遥远过去的线索。

这些线索以小行星,彗星和其他小物体的形式出现。就像侦探通过法医证据筛过来,科学家们仔细检查了这些小体,了解我们的起源的见解。他们讲述了一个无数的流星和小行星在行星上下雨的时间,在阳光下烧毁,超越了轨道的轨道海王星或者彼此碰撞并破坏较小的身体。从遥远的冰冷彗星到小行星结束了恐龙统治的小行星,每个太空岩石都包含史诗事件的线索,这是我们今天所知的史诗事件的线索 - 包括地球上的生命。

美国宇航局研究这些“非行星”的任务帮助我们了解地球在包括地球的行星如何形成,找到来自传入物体的危险,并考虑探索的未来。他们在太阳系的历史中发挥了关键作用,并反映了今天如何继续改变。

“他们可能没有巨大的火山,全球海洋或沙尘暴,但小世界可以回答我们对太阳系起源的大问题,”华盛顿州NASA总部的行星科学司代理总监Lori Glaze说。

NASA在探索小天体方面有着悠久的历史,从1991年伽利略号飞掠小行星加斯普拉开始。2000年,第一艘环绕小行星飞行的航天器“近地小行星会合(Near Earth小行星Rendezvous, Near)鞋匠号”也成功地在小行星厄洛斯(Eros)上着陆,并进行了原本没有计划的测量。2005年,“深度撞击”任务将探测器送入坦普尔1号彗星,促使科学家重新思考彗星的形成。最近的努力建立在这些成功的基础上,并将继续教会我们更多关于太阳系的知识。以下是我们可以学到的东西的概述:

谷神星的Occator陨石坑的假颜色

这张用假颜色表示的谷神星星陨石坑显示了表面成分的不同。学分:NASA /姓名/加州大学洛杉矶分校/议员/经销商/艾达

行星的组成部分

我们的太阳系如我们所知,今天由灰尘 - 微小的岩石,金属和冰颗粒形成 - 在我们婴儿太阳周围的圆盘上旋转。这个圆盘的大部分材料落入新生星中,但有些位避免了命运和粘在一起,生长成小行星,彗星甚至行星。这一过程的许多剩菜都幸存到这一天。来自较小物体的行星的生长是我们历史的一片,即小行星和彗星可以帮助我们调查。

“小行星,彗星和其他小型身体从太阳系的诞生中保持材料。如果我们想知道我们来自哪里,我们必须研究这些物品,“釉说。

灶神星(Vesta)和谷神星(Ceres)这两个古老的化石为这个故事提供了线索,它们是小行星带之间最大的天体火星木星。美国宇航局的黎明航天器最近结束了它的使命,讨论了他们两个,并明确表明他们不是常规“小行星俱乐部”的一部分。虽然许多小行星是松散的瓦砾系列,但Vesta和Ceres的内部层叠,核心的密度材料。(以科学的术语在科学术语中,他们的内部据说是“差异化”。)这表明这两个机构都在成为行星的途中,但它们的增长是发育不足的 - 他们从未有足够的材料作为主要行星一样大。

但是,虽然Vesta在很大程度上是干燥的,但Ceres是潮湿的。它可能具有25%的水,主要融入矿物质或冰,具有地下液体的可能性。CERES的氨的存在也有趣,因为它通常需要冷却的温度而不是CERES的当前位置。这表明矮星可以形成超越木星并迁移或至少掺入源自太阳的材料。Ceres'起源的神秘展示了复杂的行星形成是如何形成的,并且它强调了我们太阳系的复杂历史。

美国宇航局的心理任务

这幅艺术家概念图描绘了美国宇航局普赛克任务的航天器在任务目标金属小行星普赛克附近。NASA/ jpl -加州理工学院/亚利桑那州立大学/空间系统Loral/Peter Rubin

尽管我们可以间接地研究行星的内部深处,以寻找它们起源的线索,就像美国宇航局(NASA)的洞察号(InSight)任务将在火星上做的那样,但要深入到太空中任何大型物体的核心,包括地球,是不可能的。尽管如此,一个名为Psyche的稀有物体可能提供了一个不需要任何挖掘就能探索类行星星体核心的机会。小行星普赛克似乎是一颗原行星裸露的铁镍内核。原行星是太阳系早期形成的一个小世界,但从未达到行星大小。像灶神星和谷神星一样,普赛克发现自己的行星生命之路被打乱了。NASA的普赛克任务将于2022年发射,通过详细研究这个金属物体,将有助于讲述行星形成的故事。

2014 Mu69对象

2019年1月1日,美国宇航局的新视野号宇宙飞船遭遇2014年MU69,这是一个柯伊伯带天体,在冥王星10亿英里(16亿公里)之外绕太阳运行。学分:NASA / JHUAPL / SwRI

在更远的地方,美国国家航空航天局的新视野号宇宙飞船目前正在前往一个名为2014 MU69的遥远物体的途中,该任务将其昵称为“天涯海角”。比太阳远十亿英里冥王星,Mu69是Kuiper Belt的居民,在海王星轨道之外的冰块的富含物体区域。像Mu69这样的物体可以代表保留在太阳系中的最原始或未妨碍的材料。虽然Sun,Mu69和许多其他kuiper皮带对象周围的椭圆轨道上的行星轨道具有非常圆形的轨道,但这表明他们并没有从他们的原始路径中移动到45亿年。这些物体可以代表冥王星和其他遥远的冰冷世界的积木。新的视野将于2019年1月1日在历史上的最远行星飞行中获得最接近Mu69的方法。

“天涯海角”项目的首席研究员艾伦·斯特恩(Alan Stern)说:“对于理解我们的太阳系及其行星的起源来说,它具有难以置信的科学价值。”“新视野”项目位于科罗拉多州博尔德的西南研究所。“它古老而原始,和我们以前见过的任何东西都不一样。”

交付生命的元素

小世界也可能负责播种地球与生命的成分。研究他们有多少水是他们如何帮助地球上种子生活的证据。

“小尸体是游戏变化器。他们随着时间的推移参与我们太阳系的缓慢而稳定地演变,并影响行星大气和生命的机会。地球是那个故事的一部分,“美国宇航局的首席科学家Jim Green说。

osiris rex捕获了Bennu的超分辨率图像

这本“超级分辨率”观点的小行星Bennu是在2018年10月29日由美国宇航局的奥西里斯 - 雷克斯航天器获得的八种图像创建的,从约205英里(330公里)。积分:NASA /戈达德/亚利桑那大学

含有生命建筑块的小行星的一个例子是Bennu,Nasa的目标Osiris-rex.(起源,谱解释,资源识别,安全 - regolith Explorer)任务。Bennu可以装满碳和水分子,这两者都是必要的,因为我们所知道的生活。随着地球形成,之后,Bennu这样的物体下雨并将这些材料送到了我们的星球上。这些物体没有海洋本身,而是在矿物质中绑定的水分子。最多80%的地球水被认为来自Bennu这样的小型身体。通过研究Bennu,我们可以更好地了解允许贫瘠的年轻地球与生活开花的物品种类。

Bennu可能起源于火星和木星之间的主要小行星,并且认为幸存下来的灾难性碰撞发生在8亿和20亿年前。科学家认为一个大型碳富有的小行星粉碎成千上万的碎片,Bennu是残余物之一。Bennu被认为是一个“瓦砾桩”的小行星 - 一系列松散的岩石通过重力和另一个力量科学家称之为“凝聚力”。Osiris-rex将于2018年12月初抵达Bennu,经过1.2亿英里(公里公里)的旅程,并将在2023年在样品返回胶囊中恢复这种有趣物体的样本。

日本Hayabusa-2代表团也在看着来自同一家族的小行星,以为曾为地球提供生命的成分。目前在小行星Ryugu的轨道上,表面上的小型跳跃船只,该任务将收集样品并将其放入到地球上的胶囊中,以便到2020年底分析。我们将学习Bennu和Ryugu的很多比较,并理解相似之处和他们样本之间的差异。

太阳系进化的示踪剂

构成我们太阳系的大部分物质,包括地球,都没有活着讲述这个故事。它要么落入太阳,要么被抛射到我们最强大的望远镜无法观测到的地方;只有一小部分形成了行星。但仍有一些早期遗留下来的东西,当时行星的物质以一种不确定的命运围绕着太阳旋转。

对于太阳系来说,一个特别灾难性的时间是在太阳形成后的5000到5亿年间。木星和土星在它们的引力与小行星等较小天体相互作用的过程中,它们重新组织了周围的物体。天王星而海王星可能已经越来越靠太阳,并随着木星和土星搬到外面。事实上,土星可能已经阻止了木星从“吃”一些地球行星,包括地球,因为它的重力抵消了木星对太阳的进一步运动。

露西使特洛伊木马小行星的使命

特洛伊小行星上露西任务的概念图像。学分:NASA / SwRI

被称为“特洛伊”的小行星群可能有助于厘清那段动荡时期的细节。特洛伊由两个小天体组成,它们共享木星围绕太阳的轨道,一组在木星前面,一组在木星后面。但是有些特洛伊木马似乎是由不同的材料制成的,这可以从它们不同的颜色看出。有些颜色比其他颜色更红,可能起源于海王星轨道之外,而灰色的可能形成于离太阳更近的地方。主要的理论是,很久以前,当木星移动时,这些物体被圈定在拉格朗日点上——在这里,木星和太阳的引力形成了可以捕获小行星的固定区域。科学家们说,特洛伊行星的多样性反映了木星到目前位置的旅程。“它们是木星最后一次移动的残留物,”西南研究院(Southwest Research Institute)研究员哈尔·利维森(Hal Levison)说。

NASA的Lucy使命在2021年10月推出,将首次向特洛伊木马派遣航天器,彻底调查六个木马(每个群体中的三个小行星)。对于特派团的主要调查员,航天器将对他和同事的想法进行了几十年来测试Jupiter的太阳系。“真正有趣的是我们不期望的是,”他说。

在不断发展的太阳系中的过程

日落之后,在适当的条件下,你可能会注意到黄道平面上散射的阳光,黄道平面是天空中行星运行的区域。这是因为阳光被彗星和小行星等小天体碰撞后留下的尘埃散射。科学家称这种现象为“黄道光”,这表明我们的太阳系仍然活跃。其他恒星周围的黄道带尘埃表明,它们也可能拥有活跃的行星系统。

来自小天体的尘埃在我们的星球上扮演着重要的角色。每天大约有100吨的陨石和尘埃物质落在地球上。其中一些来自彗星,它们的活动直接影响着地球的进化。当彗星接近太阳并感受到太阳的热量时,彗星内部的气体会膨胀并带走彗星上的尘埃物质——包括生命的成分。美国宇航局的星尘号宇宙飞船飞越了81P/Wild彗星,发现了彗星尘埃


Amino acids are a set of organic compounds used to build proteins. There are about 500 naturally occurring known amino acids, though only 20 appear in the genetic code. Proteins consist of one or more chains of amino acids called polypeptides. The sequence of the amino acid chain causes the polypeptide to fold into a shape that is biologically active. The amino acid sequences of proteins are encoded in the genes. Nine proteinogenic amino acids are called "essential" for humans because they cannot be produced from other compounds by the human body and so must be taken in as food.
" class="glossaryLink ">氨基酸,这是建立生命障碍。

奥西里斯观测到的67P丘留莫夫·格拉西门科彗星

这张视图显示了2016年9月29日在ESA的Rosetta SpaceCraft上的Osiris广角摄像头的Comet 67p / Churyumov-Gerasimenko,当罗萨塔在14英里(23公里)的海拔高度时,奥斯西尔广角相机。学分:Osiris Team MPS / UPD / LAM / IAA / SSO / INTA / UPM / DASP / IDA的ESA / ROSETTA / MPS

在彗星中观察到的气体和尘埃的偶尔爆发表明了其表面或附近的活动,如滑坡。欧洲航天局的罗塞塔任务于2016年完成了对67P/Churyumov-Gerasimenko彗星的探索,提供了关于彗星活动的前所未有的见解。在彗星的变化中,宇宙飞船观察到一个巨大的悬崖坍塌,一个大裂缝变得更大,一块巨石移动。“我们发现,一辆大卡车大小的巨石可以在彗星表面移动1.5个足球场的距离,”来自博尔德科罗拉多大学的美国罗塞塔科学团队成员Ramy el - marry在2017年说。

今天,彗星也影响着行星的运动。当木星继续向外抛彗星时,由于与冰质天体的引力作用,它向内移动的幅度很小。与此同时,海王星将彗星抛向内部,反过来又受到微小的向外推力。天王星和土星也在这个过程中非常缓慢地向外移动。

“现在我们在谈论青少年的运动量,因为没有大量的群众剩下,”Levison说。

有趣的事实:观测到最多彗星的航天器是美国宇航局的太阳和日光层天文台(Soho.),最着名的是它对太阳的研究。Soho已经看过阳光“吃”成千上万的彗星,这意味着这些小世界在太阳系内部喷洒了他们的旅程,成为太阳晚餐。

来自太阳的光使彗星内核变暖

这个动画描绘了一颗接近太阳系内部的彗星。来自太阳的光使彗星的核心(或称彗核)变暖,彗核是一个非常小的物体,在这样的尺度下是看不见的。学分:NASA /姓名

危害地球

小行星仍然会对包括地球在内的其他行星造成冲击威胁。

虽然特洛伊木马被困成为木星集团,但奥西里斯 - 雷克斯特派团的目标是目前已知的地球上最潜在危险的小行星之一,即使它与地球碰撞的几率仍然相对较小;科学家估计Bennu在其22世纪后期地球接近地球的一个接近的方法中,有一个2,700个影响力。现在,科学家可以在2135年之前预测Bennu的道路,当时小行星将成为地球的一个近距离。Osiris-Rex的密切观察将在Bennu的旅程中获得更严格的手柄,帮助科学家致力于保护我们的星球抵抗危险的小行星,以更好地了解它在影响轨迹上偏转一个人所需的内容。

“我们正在开发许多技术,用于在这类物体周围精确操作,并在它们的表面定位,以及描述它们的整体物理和化学特性。如果你想设计一个小行星偏转任务,你就需要这些信息,”图森市亚利桑那大学的奥西里斯-雷克斯任务首席研究员但丁·洛雷塔说。


这个动画显示了NASA的双羚羊重定向测试(DART)将如何瞄准并击打二元小行星藏的较小(左)元素,以证明动力学的影响可能是如何将小行星重定向作为原子能机构行星防范计划的一部分。积分:NASA / JHUAPL

另一个即将进行的任务是测试一种保护地球免受自然发生的撞击危险的技术,这是美国宇航局的双小行星重定向测试(DART)任务,该任务将试图改变一颗小行星的运动。如何?动能冲击——换句话说,就是物体与它相撞,但是以一种比自然更精确和可控的方式。

Dart的目标是Didymos,一个由两个物体互相组成的二元小行星。较大的身体大约半英里(800米),宽度小于一英里(150米)的小月份。小行星这个大小可能导致普遍的区域损坏,如果一个人会影响地球。Dart将故意将自己坠入月球内略微改变小物体的轨道速度。然后,地球上的望远镜将通过观察到的新的时间来测量速度的变化,它需要月光在主体周围完成轨道,这预计将变化低于一分的百分比。但即使这一点的变化也可能足以让地球上的预测的影响力在一些未来的影响情景中。由Johns Hopkins大学应用物理实验室建造的航天器定于2021年春季推出。

Didymos和Bennu只是近19,000名近地球小行星中的两个。有超过8,300个近地球小行星的近地区的近地区的迪姆斯的大小和更大,但科学家们估计了大约25,000个小行星的那个尺寸范围内存在近地球空间。望远镜帮助科学家们发现和理解这些物品,包括潜在的危险,被称为Noowise(代表近地上的对象广场红外测量探险家)。

“对于大多数小行星来说,除了他们的轨道之外,我们对他们很少了解,他们看起来有多亮。用神经大小,我们可以利用物品发出的热量来让我们更好地评估其尺寸,“NASA射流推进实验室的神圣的主要调查仪艾米主机。“这很重要,因为小行星的影响可以包装相当的冲头,并且能量的量依赖于物体的大小。”

宽野红外测量探险家

这幅艺术概念图展示了绕地球轨道运行的广域红外巡天探测器(WISE)。在它的NEOWISE任务中,它发现并描述了小行星的特征。学分:NASA /姓名

小世界作为坑停止,资源为未来的探索

太空中没有加油站,但科学家和工程师已经开始思考小行星在前往更远的目的地的途中可以作为宇宙飞船的加油站。这些小世界也可能有助于宇航员恢复其供应。例如,Bennu可能在粘土矿物中有水,这可能会收获一天,以便保湿口渴的空间旅行者。

“除科学外,未来确实会挖掘,”格林说。“空间中的材料将在空间中用于进一步探索。”

金属是如何达到小行星的?正如他们所形成的那样,小行星和其他小型世界收集了数十年多年前的重点。在小行星中发现的铁和镍由之前的几代恒星产生,并在我们的太阳系的形成中并入。

这些小天体还含有更重的金属,这些金属是在被称为超新星的恒星爆炸中形成的。恒星的猛烈死亡,会导致黑洞,在整个宇宙中扩散元素比氢和氦更重。这些包括金属,如金,银和铂,以及我们存活所需的氧气,碳和其他元素。另一种大灾变 - 超新星残余融合称为中子恒星 - 也可以创造和展开重金属。以这种方式,小型身体也是长死角的爆炸或碰撞的伪造证据。

因为大事,我们现在有很多非常小的东西。从小事中,我们得到了关于我们过去的大小写 - 为我们未来的资源。探索这些对象很重要,即使他们不是行星。

毕竟,世界很小。