"龙宫"再次给科学家带来惊喜 新线索揭示这颗小行星诞生于木星附近

来自小行星"龙宫"的样本再次让科学家们大吃一惊，它挑战了之前关于富碳小行星如何形成的观点。发表在《科学进展》上的最新研究表明，龙宫可能是在木星附近形成的，而不是像以前的研究表明的那样在土星轨道之外形成的。

日本隼鸟2号（Hayabusa2）任务对小行星龙宫（Ryugu）样本进行的新同位素分析表明，龙宫是在木星附近而非土星之外形成的，揭示了太阳系早期小行星形成过程的复杂细节。 资料来源：日本宇宙航空研究开发机构

四年前，日本的隼鸟2号任务将龙宫的样本带回了地球。 德国马克斯-普朗克太阳系研究所（MPS）的研究人员将这些样本中发现的镍类型与典型富碳陨石中的镍类型进行了比较。 他们的研究结果表明了一种新的可能性：不同的富碳小行星可能是在木星附近的同一地区形成的，尽管形成过程各不相同，而且相隔约两百万年。

自从隼鸟 2 号探测器于 2020 年 12 月将龙宫样本送到地球以来，这些材料已被彻底分析。 这些黑漆漆的小颗粒最初在日本进行检测，然后被送往世界各地的研究机构。 在那里，科学家们对样本进行了测量、称重和化学分析，并对它们进行了红外线、X 射线和同步辐射测试。 在 MPS，研究人员重点研究包括镍在内的金属同位素比率。 这些同位素研究涉及对中子计数不同的元素进行检测，有助于科学家确定"龙宫"可能是在太阳系的哪个位置形成的。

"龙宫"是一颗近地小行星：它围绕太阳的轨道与地球的轨道交叉（没有碰撞的危险）。 不过，研究人员认为，与其他近地小行星一样，龙宫并非太阳系内部的原生小行星，而是从位于火星和木星轨道之间的小行星带来到这里的。 小行星带的实际诞生地可能离太阳更远，在木星轨道之外。

龙宫的"家族关系"有助于揭示其起源和进一步演变。 龙宫在多大程度上与众所周知的陨石类别的代表相似？ 这些陨石是小行星的碎片，它们从太空来到地球。

太阳系形成约 200 万年后，第一批由尘埃、碳质球粒陨石、早期凝结物和铁镍颗粒组成的Ivuna类碳质球粒陨石在尚年轻的木星轨道外聚集。 大约两百万年后，Ivuna类碳质球粒陨石通过光蒸发形成。 它们含有特别多的铁镍颗粒。 资料来源：MPS（Fridolin Spitzer）

近几年的调查发现了一个惊喜： "龙宫"一如所料，属于一大群富碳陨石--Ivuna类碳质球粒陨石。 然而，对其成分的详细研究将其归入了一个罕见的组别：Ivuna类碳质球粒陨石，以发现其最著名代表的坦桑尼亚地点命名。 除了"Ivuna"陨石本身，迄今为止只发现了另外八块这种奇特的标本。 由于它们的化学成分与太阳相似，因此被认为是在太阳系最外缘形成的特别原始的物质。

本次研究的共同作者、MPS 科学家 Timo Hopp 博士解释说："到目前为止，我们一直认为龙宫的起源地也在土星轨道之外。"

哥廷根科学家的最新分析现在描绘了一幅不同的画面。 研究小组首次研究了"龙宫"小行星四个样本和六个Ivuna类碳质球粒陨石样本中镍同位素的比例。 结果证实了"龙宫"与Ivuna类碳质球粒陨石间的密切关系。 然而，太阳系边缘有一个共同诞生地的观点已不再令人信服；

发生了什么？ 到目前为止，研究人员一直认为碳质球粒陨石是由三种"成分"组成的混合物，甚至可以用肉眼从横截面上看到。 圆形、毫米大小的包裹体和较小、形状不规则的包裹体密集地嵌在细粒岩石中。 这些不规则的包裹体是曾经围绕太阳运行的热气盘中最先凝结成固体团块的物质。 富含硅酸盐的碳质球粒陨石是后来形成的。

迄今为止，研究人员一直将碳质球粒陨石与其他类碳质球粒陨石之间同位素组成的差异归因于这三种成分的不同混合比例。 例如，碳质球粒陨石主要由细粒岩石组成，而同类陨石的内含物要丰富得多。 然而，正如研究小组在本期出版物中所描述的，镍的测量结果并不符合这一方案。

研究人员的计算结果现在表明，他们的测量结果只能用第四种成分来解释：微小的铁镍颗粒，这些颗粒也一定是在小行星形成过程中积累起来的。 就"龙宫"和碳质球粒陨石而言，这一过程肯定特别有效。"新研究的第一作者、公安部的弗里多林-斯皮策（Fridolin Spitzer）总结说："龙宫和碳质球粒陨石的形成过程与其他碳质球粒陨石的形成过程肯定完全不同。

据研究人员称，第一批Ivuna类碳质球粒陨石在太阳系形成约200万年后开始形成。 在尚且年轻的太阳的引力吸引下，尘埃和第一批固体团块从气体和尘埃盘的外缘进入太阳系内部，但在途中遇到了一个障碍：新形成的木星。

在木星轨道外，较重和较大的团块积聚在一起--从而成长为带有许多内含物的碳质球粒陨石。 在这一发展过程的末期，也就是大约 200 万年之后，另一个过程占据了上风：在太阳的影响下，木星轨道外的原始气体逐渐蒸发，导致主要是尘埃和铁镍颗粒的积累。 这就导致了碳质球粒陨石的诞生。

"结果令我们非常吃惊。 我们不得不完全重新思考--不仅是对龙宫，而且是对整个碳质球粒陨石群，"来自MPS的克里斯托夫-布克哈德（Christoph Burkhard）博士说。碳质球粒陨石不再是来自太阳系最外缘的其他碳质球粒陨石的遥远的、有点异国情调的亲戚，而是可能在同一地区形成的更年轻的兄弟姐妹，只是形成的过程和时间不同而已。"

目前的研究表明，实验室研究对于破译太阳系的形成历史至关重要。

DOI: 10.1126/sciadv.adp2426

编译自/SciTechDaily