微流星体轰击与磁场：解码行星际空间对小行星龙宫的影响

样本显示了龙宫小行星表面发生变化的证据，其中一些可能是由微流星体轰击造成的。通过分析日本宇宙航空研究开发机构的隼鸟2号（Hayabusa2）宇宙飞船从小行星龙宫（Ryugu）上获取的样本，人们对行星际空间的磁场和物理轰击环境有了新的认识。这项研究由北海道大学的木村由纪（Yuki Kimura）教授和日本其他13个机构的合作者共同完成，研究成果发表在今天（4月29日）出版的《自然-通讯》（Nature Communications）杂志上。

研究人员分析了隼鸟2号宇宙飞船从小行星龙宫采集的样本，揭示了有关空间风化和磁性的新见解。(研究的概念图）资料来源：Yuki Kimura

研究利用穿透样品的电子波来揭示样品结构、磁性和电性的细节，这种技术被称为电子全息技术。

隼鸟2号于2018年6月27日抵达小行星龙宫，在两次精巧的着陆过程中采集了样本，然后于2020年12月将抛落的样本送回地球。该航天器目前正在继续其太空之旅，计划于 2029 年和 2031 年对另外两颗小行星进行观测。

从龙宫样本上切割下来的磁铁矿（圆形颗粒）微粒。(A) 明场透射电子显微镜图像。(B) 通过电子全息技术获得的磁通量分布图像。在颗粒内部看到的同心圆条纹与磁力线相对应。它们被称为涡旋磁畴结构，比普通硬盘更稳定，可以记录超过 46 亿年的磁场。图片来源：Yuki Kimura 等人《自然-通讯》。2024 年 4 月 29 日

直接从小行星上采集样本的一个好处是，研究人员可以借此研究小行星暴露在太空环境中的长期影响。来自太阳的高能粒子"太阳风"和微流星体的轰击造成了被称为空间风化的变化。利用自然降落在地球上的大多数陨石样本无法精确地研究这些变化，部分原因是它们来自小行星的内部，另一部分原因是它们在大气层中的炽热降落所产生的影响。

木村说："我们直接探测到的空间风化特征将使我们更好地了解太阳系中发生的一些现象。他解释说，早期太阳系的磁场强度随着行星的形成而减弱，测量小行星上的残余磁化可以揭示太阳系早期阶段的磁场信息。"

分布在伪磁铁矿周围的铁纳米颗粒。(A) 用扫描透射电子显微镜拍摄的暗场图像。(B) 相应的铁分布图像。白色箭头表示铁纳米颗粒。(在伪磁铁矿中看不到磁场线，而在铁颗粒内部可以看到同心涡状磁畴结构，如黑色箭头所示。资料来源：Yuki Kimura 等人，《自然-通讯》。2024 年 4 月 29 日

木村补充说："在今后的工作中，我们的研究结果还有助于揭示无空气天体表面的相对年龄，并有助于准确解读从这些天体获得的遥感数据。"

一个特别有趣的发现是，由磁铁矿（一种氧化铁）组成的被称为framboids的小矿物颗粒完全失去了正常的磁性。研究人员认为，这是由于与直径在 2 到 20 微米之间的高速微流星体发生碰撞所致。这些微流星体被数以千计的金属铁纳米粒子所包围。未来对这些纳米颗粒的研究将有望揭示小行星长期经历的磁场。

木村总结说："虽然我们的研究主要是为了获得基本的科学兴趣和理解，但它也有助于估计太空尘埃高速撞击机器人或载人航天器可能造成的退化程度。"

编译来源：ScitechDaily