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美国宇航局的波西卡任务将于2026年到达第16颗小行星波西卡——太阳系中最大的小行星之一 。这颗小行星闪亮的光泽表明 ， 它可能是早期行星铁镍核心的一部分 ， 或者是熔融铁可能在形成后不久就渗透过薄薄的地幔 。插图作者:MAXAR/ASU/PETER RUBIN
据《国家地理》报道(作者迈克尔·格雷什科 ， 编译邱延伦):一项新的理论认为 ， 早期混乱的太阳系可能比天文学家想象的更加“金属化”！
火山有可能放出金属吗？如果最新的新理论是正确的 ， 那么答案是——它在过去是正确的 。太阳系原始行星的一些火山会渗出熔融的铁和镍 ， 火山喷发过程可能会解释美丽神秘的陨石帕拉赛特是如何形成的 。
9月23日科学家在《自然天文学》杂志上发表的新理论可能解释了第16颗小行星Psyche的一些奇怪特征 。这颗小行星宽278公里 ， 拥有独特的金属表面 。我们将在十年内测试这项研究的想法 ， 因为美国宇航局的精神之星任务将于2022年发射 ， 轨道卫星将于2026年与同名小行星交会 ， 并开展详细的测绘工作 。
亚利桑那州立大学的行星科学家呼唤·埃尔金斯-坦顿是美国宇航局沈凌任务的研究项目主任 。她说 ， “我真的很高兴看到这项研究的结果 ， 因为如果别人没有做过这些计算 ， 我们仍然要做 。」
“我们都因为精神星的使命而如此兴奋 ， 认为精神星的小行星不再只是天空中的亮点空 ， 而是一个真正的天体 ， ”这篇论文的第一作者 ， 普渡大学的行星科学家布兰登·约翰逊补充道 。“不管灵星的使命发现了什么 ， 这是肯定的 。」
金属光泽
精神星表面的雷达测量结果强烈显示 ， 这颗小行星具有金属光泽 ， 这让科学家怀疑它是太阳系早期形成的许多小行星(星子)的裸核 。根据精神星的形成理论 ， 它最初是由一个铁镍内核和一个岩石地幔组成 ， 然后在早期混乱的太阳系中遭受了猛烈的撞击 ， 失去了地幔 。
然而 ， 自2017年以来 ， 对精神星的两项研究发现 ， 这颗小行星的密度约为每立方厘米4.2克 ， 比我们预期的铁和镍团块的密度低约45% 。如果灵星全是金属做的 ， 那它一定布满了很多洞 。另一种可能是 ， 灵神星虽然有金属表面 ， 但至少还保留了一些较轻的岩石质地 。但既然如此 ， 为什么它的表面看起来和铁镍核如此相似呢？
“它的密度太高 ， 不可能只是一块岩石；但密度太低 ， 不可能全是金属 。”埃尔金斯-坦顿说 ， “问题是 ， 它是什么？」
根据这家研究机构提出的最新模型 ， 答案可能隐藏在数十亿年前 ， 沈凌星在形成之初的1000万至1亿年间冷却并变成固体 。当灵神星的核心温度仍然足够高 ， 处于液态时 ， 渗出的金属物质(铁、镍、硫的混合物)可能从最外层开始凝固 。这样核心的铁和镍就会形成晶体 ， 扩散到灵神星的中心 ， 就像窗户玻璃上的霜枝一样 。
然而 ， 在硫的存在下 ， 铁和镍不会形成晶体 。因此 ， 当这些金属继续凝固时 ， 堆芯中残留的熔融金属将含有更多的硫 。熔体中积累的硫越多 ， 温度越低 。纯铁在温度低于1538摄氏度时会开始凝固 ， 但比例合适的铁硫混合物在温度低至988摄氏度时仍能保持液态 。
琼森和他的同事们计算出 ， 根据这些熔体的空间隙大小 ， 里面的熔融金属可能会受到巨大的压力 ， 大约每平方英寸几百磅 。这种压力就像挤牙膏一样 ， 让熔化的金属穿过上面的地幔 。如果地幔厚度小于48公里左右 ， 甚至可以到达天体表面 ， 形成陨石坑状的特征 。琼森说 ， 如果人类可以漂浮在这些分泌物上 ， 他们可能会看到大裂缝和热铁和镍渗出 。
研究小组将他们提出的理论过程命名为“火山铁作用” ， 这可能有助于解释灵星奇特的外观和密度 。琼森和他的合作伙伴迈克尔·索里(Michael Sori)和亚历山大·埃文斯(Alexander Evans)发现 ， 如果在小行星的铁核上方存在25公里厚的岩石地幔 ， 那么观测到的灵星密度就有意义 。而且 ， 如果灵神星确实有岩石地幔 ， 那么小行星核心的铁火山渗出物可能已经镶嵌了金属在地幔上 。
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