新研究颠覆认知：“龙宫”小行星母体形成 10 亿年后仍有液态水

IT之家 9 月 11 日消息，一项新研究发现，液态水在孕育了近地天体“龙宫”（Ryugu）的那颗小行星表面流动的时间，比科学家们此前认为的要晚得多。

研究发现，在龙宫母体形成 10 亿年后，该天体上仍存在液态水。这一结论源于对日本“隼鸟 2 号”（Hayabusa2）探测器采集的岩石样本的分析。2018 至 2019 年间，“隼鸟 2 号”从这颗近地天体上采集了样本，并于 2020 年 12 月 5 日将其送回地球。

长期以来，科学界已知“龙宫”这类呈陀螺状的碳质小行星，形成于约 46 亿年前太阳系早期：当时行星正围绕初生的太阳逐渐形成，而这类小行星则由外太阳系的冰与尘埃构成。因此，“龙宫”等天体被认为保存着太阳系行星系统诞生初期未受破坏的“化石记录”。然而，在这项研究之前，科学家们普遍认为，小行星上的水活动仅存在于太阳系历史的最初阶段。

因此，这一新发现可能会改变我们对 46 亿年前行星形成过程的认知，同时进一步支持“小行星撞击原始地球，并为地球带来大量水资源”这一观点。

IT之家注意到，东京大学科学家、研究团队成员饭冢刚（Tsuyoshi Iizuka）在一份声明中表示：“我们发现，龙宫保存了水活动的原始记录，有证据表明液态水在其岩石中流动的时间远超我们的预期。这改变了我们对小行星上水的长期演化命运的看法 —— 这些水存在了很长时间，并未像此前认为的那样迅速耗尽。”

饭冢刚及其同事通过分析龙宫岩石样本中元素镥（lutetium）和铪（hafnium）的放射性同位素，得出了上述结论。这种分析方法具有重要价值，因为这些同位素的放射性衰变可作为地质过程的“天然时钟”。

因此，这些同位素的浓度能够与小行星的年龄相关联。“隼鸟 2 号”带回地球的龙宫样本中，铪同位素相对于镥同位素的含量高于预期水平。这一现象表明，当时曾有某种流体将小行星岩石中的镥元素冲刷出去。

饭冢刚解释道：“我们原本认为，龙宫的化学记录会与地球上已研究过的某些陨石相似，但结果却完全不同。这意味着我们必须仔细排除其他可能的解释，最终得出结论：镥 - 铪同位素体系受到了后期流体活动的干扰。”

“最有可能的触发因素是，龙宫的更大小行星母体受到了撞击，撞击导致岩石破裂，并使埋藏的冰融化，从而让液态水得以在天体内部渗透。这一发现着实令人意外！此外，这次撞击事件也可能导致龙宫母体解体，进而形成了如今的龙宫小行星。”

图表展示了研究团队对龙宫小行星演化过程的推测

若龙宫母体确实在超过 10 亿年的时间里持续含有水，那么其中一个关键启示是：富碳小行星所含的水量可能远超此前预期。这意味着，通过撞击原始地球，这些小行星为地球带来的水量或许比以往估算的更多，而这一过程可能对地球早期海洋及大气的形成产生了重大影响。

饭冢刚指出：“像龙宫这样的天体能够长期保存冰，这一现象十分值得关注。它表明，地球的构成物质可能比我们想象的更‘湿润’。这迫使我们重新思考地球水循环系统的初始条件。尽管目前尚无法得出确切结论，但我所在的团队及其他研究人员或许会在此项研究的基础上进一步探索，厘清包括地球何时及如何变得宜居在内的一系列问题。”

这项发现的非凡之处还在于：研究团队仅利用了相当于一粒米极小部分的龙宫样本，就完成了相关研究。这一过程离不开新型精密元素分离技术的研发，以及能以极高精度分析同位素的方法改进。

“样本量极小是我们面临的巨大挑战，”饭冢刚表示，“我们必须设计新的化学分析方法，在从同一块样本碎片中分离出多种元素的同时，将元素损失降至最低。若非如此，我们绝无可能检测到这种后期流体活动的细微痕迹。”

该团队的下一步计划是研究龙宫样本中的磷酸盐矿脉。通过这一研究，科学家有望更精确地确定龙宫母体表面液态水流动的时间。此外，研究人员还将把他们的结果与美国国家航空航天局（NASA）“奥西里斯 - REx”（OSIRIS-REx）任务于 2023 年 9 月带回地球的“本努”（Bennu）小行星样本分析结果进行对比。

通过这种对比，研究人员或将明确：龙宫母体上的后期水活动是该天体独有的现象，还是在其他小行星上也存在类似的、保存至今的水活动痕迹。

该团队的相关研究成果已于周三（9 月 10 日）发表在《自然》（Nature）期刊上。