有史以来从地球上获得的小行星表面温度的最高分辨率测量

小行星赛姬表面温度

这项研究的目标,普赛克,是即将到来的目的地">美国国家航空航天局的使命。

美国国家航空航天局(NASA)计划于2026年访问普赛克(Psyche)小行星,对其毫米波波长发射的近距离检查,已经绘制出该天体的第一张温度地图,为了解其表面特性提供了新的见解。发表在《科学》杂志上的一篇论文描述了这些发现行星科学杂志这是解开这个不寻常物体起源之谜的一步,一些人认为它是一颗命运多舛的原行星的核心部分。

普赛克在小行星带绕太阳运行,这是地球和地球之间的一个甜甜圈形状的区域木星它包含了100多万个岩石天体,直径从10米到946公里不等。

金属发达国家

这幅艺术家概念图描绘了小行星赛姬,美国宇航局的赛姬任务的目标。来源:美国国家航空航天局/姓名/ ASU

普赛克的直径超过200公里,是m型小行星中最大的。m型小行星是一类神秘的小行星,被认为富含金属,因此可能是原行星核心的碎片,这些原行星在太阳系形成时解体。

“早期的太阳系是一个充满暴力的地方,因为行星体合并,然后在围绕太阳的轨道上相互碰撞,”加州理工学院的Katherine de Kleer说,她是行星科学和天文学的助理教授,也是《太阳系》的主要作者PSJ篇文章。“我们认为,这些天体的核心、地幔和外壳碎片今天仍以小行星的形式存在。如果这是真的,这将给我们提供唯一直接研究类行星星体核心的真正机会。”

凯瑟琳•德•克利

凯瑟琳•德•克利。信贷:加州理工学院

研究这些离地球如此之远的相对微小的物体(赛姬在距离地球179.5到3.29亿公里的距离范围内漂移)对行星科学家来说是一个重大挑战,这就是为什么美国宇航局计划向普赛克发射探测器,对其进行近距离检查.一般来说,地球上的热观测(测量物体本身发出的光,而不是物体反射的太阳光)是红外波长的,只能产生1像素的小行星图像。然而,一个像素确实揭示了很多信息;例如,它可以用来研究小行星的热惯性,或者它在阳光下升温和在黑暗中降温的速度。

“低热惯性通常与灰尘层相关,而高热惯性可能表示表面上的岩石,”Caltech Saverio Cambioni,行星科学和共同作者的博士后学者说PSJ篇文章。“然而,区分一种景观和另一种是困难的。”在一天中多次查看每个表面位置的数据提供了更多的细节,导致解释较少的模糊性,并提供了更可靠的景观类型的预测,在航天器到达之前。

De Kleer和Cambioni与来自宾夕法尼亚布卢姆斯堡大学的合著者Michael Shepard一起利用了阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列(阿尔玛),以获取这些数据。该项目于2013年全面投入使用。66个射电望远镜的阵列使研究小组能够以30公里的分辨率(每个像素是30公里乘30公里)绘制出普赛克整个表面的热发射图,并生成了由约50个像素组成的小行星图像。

这是可能的,因为Alma观察到毫米波长的心理,而不是比红外波长(通常在5到30微米之间的1到10毫米)。使用更长的波长允许研究人员将从66个望远镜收集的数据结合起来,以产生更大的有效望远镜;望远镜越大,它产生的图像的分辨率越高。

小行星心灵温度

毫米波的辐射揭示了小行星赛姬在太空中旋转时的温度。信贷:加州理工学院

研究证实,普赛克的热惯性比典型的小行星高,这表明普赛克有一个异常致密或导电的表面。当de Kleer, Cambioni和Shepard分析数据时,他们还发现Psyche的热辐射——它辐射的热量——只有具有热惯性的典型表面的60%。因为表面辐射受到表面金属存在的影响,他们的发现表明普赛克的表面不少于30%的金属。对发射极化的分析帮助研究人员大致确定了这种金属的形式。光滑的固体表面发射有组织的偏振光;然而,普赛克发出的光是分散的,这表明表面的岩石布满了金属颗粒。

de Kleer说:“多年来,我们已经知道这类物体实际上不是固体金属,但它们是什么以及它们是如何形成的仍然是个谜。”这些发现强化了关于赛克星球表面组成的其他说法,包括赛克可能是一颗原始小行星,形成于离太阳更近的地方,而不是一个支离破碎的原行星的核心。

本研究中所描述的技术为研究小行星表面组成提供了一个新的视角。该团队现在正在扩大其应用范围,将这些技术应用到小行星带的其他大型物体上。

布卢姆斯堡大学的Michael Shepard领导的团队进行了一个相关项目,利用de Kleer的数据结合其他望远镜的数据,包括波多黎各的阿雷西博天文台,确定了Psyche的大小、形状和方向。这进而使研究人员能够确定哪些像素被捕捉到实际上代表了小行星的表面。谢博德的团队计划在2020年底再次观测普赛克,但由于电缆故障,望远镜在观测之前就关闭了。

参考文献:“来自热辐射和极化映射的(16)心智的表面”,Katherine de Kleer, Saverio Cambioni和Michael Shepard, 2021年8月5日,行星科学杂志
DOI: 10.3847 / PSJ / ac01ec

1评论“有史以来从地球获得的小行星表面温度的最高分辨率测量”

  1. 如果暗物质在小行星的有效重力为零的中心发生状态变化并释放热量,他们的计算就会出现偏差。

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