法厄同小行星直径为5公里,长期以来一直困扰着研究人员。当这颗小行星在其轨道上最接近太阳时,在几天内可以看到彗星状的尾巴。
然而,彗星的尾巴通常是由蒸发的冰和二氧化碳形成的,这无法解释彗星的尾巴。在木星与太阳的距离上,应该已经可以看到彗尾了。
当一颗小行星的表层破裂时,分离出来的砾石和尘埃继续在同一轨道上运行,当它遇到地球时,就会产生一簇流星。法厄同引起了双子座流星雨,它也会在每年12月中旬左右出现在芬兰的天空。至少根据流行的假设是这样的,因为那是地球穿过小行星轨道的时候。
到目前为止,关于法厄同靠近太阳表面发生的事情的理论仍然是纯粹的假设。小行星会产生什么?如何?这个谜题的答案是通过了解法厄同的构成而找到的。
在赫尔辛基大学的研究人员最近发表在《自然天文学》杂志上的一项研究中,他们重新分析了之前由美国宇航局斯皮策太空望远镜测量的法厄同的红外光谱,并将其与实验室测量的陨石红外光谱进行了比较。
研究人员发现,法厄同的光谱与一种特定类型的陨石完全对应,即所谓的CY碳质球粒陨石。这是一种非常罕见的陨石,只有六个标本被发现。
小行星也可以通过从太空中获取样本来研究,但陨石可以不需要昂贵的太空任务来研究。小行星龙宫和本奴,最近JAXA和NASA的样本返回任务的目标,属于CI和CM陨石。
这三种类型的陨石都起源于太阳系的诞生,并且部分相似,但只有CY组显示出由于最近的加热而干燥和热分解的迹象。
这三组都显示出在太阳系早期演化过程中发生的变化的迹象,当时水与其他分子结合形成叶状硅酸盐和碳内特矿物质。然而,cy型陨石与其他陨石不同,因为它们的硫化铁含量很高,这表明它们有自己的起源。
法厄同的红外光谱分析表明,这颗小行星至少由橄榄石、碳酸盐、硫化铁和氧化物矿物组成。所有这些矿物都支持与CY陨石的联系,尤其是硫化铁。碳酸盐表明水含量的变化符合原始成分,而橄榄石是层状硅酸盐在极端温度下热分解的产物。
在这项研究中,有可能通过热模拟来展示小行星表面的普遍温度,以及某些矿物质何时分解并释放气体。当法厄同靠近太阳时,它的表面温度上升到800摄氏度左右。CY陨石群很符合这一点。在相似的温度下,碳酸盐产生二氧化碳,层状硅酸盐释放水蒸气,硫化物释放含硫气体。
根据这项研究,在法厄同上发现的所有矿物似乎都与cy型陨石的矿物相对应。唯一的例外是硅酸盐和水镁石的氧化物,它们在陨石中没有被检测到。然而,当碳酸盐被加热并在水蒸气的存在下被破坏时,这些矿物质就会形成。
小行星的组成和温度解释了太阳附近气体的形成,但它们也能解释形成双子座流星的尘埃和砾石吗?这颗小行星是否有足够的压力将小行星表面的尘埃和岩石掀起?
研究人员将其他研究的实验数据与他们的热模型结合起来,并在此基础上估计,当小行星最接近太阳时,气体从小行星的矿物结构中释放出来,这可能导致岩石破裂。此外,二氧化碳和水蒸气产生的压力足够高,足以将小行星表面的小尘埃颗粒吹起。
“钠的发射可以解释我们在太阳附近观察到的微弱尾巴,热分解可以解释尘埃和砾石是如何从Phaethon释放出来的,”该研究的主要作者、赫尔辛基大学的博士后研究员埃里克·麦克伦南说。
赫尔辛基大学的副教授Mikael Granvik说:“很高兴看到每一种发现的矿物质似乎都是如何到位的,也解释了小行星的行为。”