新發現穀神星上的有機物比原先認為的要多?

去年美國國家航空和宇宙航行局“黎明號”任務的科學家們宣佈,他們發現了有機物質——碳基化合物,這些化合物是矮行星穀神星表面上暴露於生物的必要成分。現在布朗大學研究人員對黎明數據的一項新分析表明,這些斑塊可能含有比原先想象的更多的有機物。研究人員說,最近發表在《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)的這一發現,提出了一些有趣的問題:這些有機物是如何到達穀神星表面的?西南研究院博士後研究員漢娜·卡普蘭(Hannah Kaplan)說:這篇論文表明,根據用來比較和解釋穀神星數據的有機材料的類型,可以得到真正不同的結果。

新發現穀神星上的有機物比原先認為的要多?

這不僅對穀神星很重要,對那些不久將探索可能含有有機物質的小行星的任務也很重要。有機分子是生命的化學基石。它們對穀神星的探測並不意味著那裡存在生命,也不意味著那裡曾經存在生命;非生物過程也能產生有機分子。但是因為我們知道,沒有有機物就無法生存,科學家們對它如何通過太陽系分佈很感興趣。穀神星上有機物質的存在帶來了有趣的可能性,特別是因為矮行星上也富含水冰,水是生命的另一個必要組成部分。在穀神星上發現有機物的最初發現是在黎明號宇宙飛船上使用可見光和紅外線(VIR)光譜儀,在2015年進入環繞矮行星的軌道。通過分析陽光與地表相互作用的模式,仔細觀察反射的波長和吸收的波長,科學家們就能瞭解穀神星上存在的化合物。

發現如果我們用外星有機物來模擬穀神星數據,這可能比地球上發現的更合適,那麼我們就需要更多的有機物質來解釋我們所看到的光譜吸收的強度,估計我們在穀神星上看到的高達40%到50%的光譜信號是由有機物解釋的。與之前報道的基於陸地有機化合物的6 - 10%相比,這是一個巨大的差異。如果穀神星上有機物的濃度真的那麼高,那麼它就會引發一系列關於這種物質來源的新問題。對於穀神星的有機物來自何處,存在兩種相互競爭的可能性。它們可能是在穀神星內部產生的,然後暴露在地表,或者是由於富含有機物的彗星或小行星的撞擊而被送入地表。這項新的研究表明,如果有機物被釋放,那麼有機物的潛在高濃度會更符合彗星而不是小行星的影響。

眾所周知與原始小行星相比,彗星的內部有機物含量要高得多,這可能與該研究提出的穀神星上這些位置的40%至50%的數據相似。然而,研究人員說,撞擊產生的熱量可能會破壞大量的彗星有機物,因此彗星撞擊是否能解釋如此高的丰度還不清楚。另一種解釋,即有機物直接在穀神星上形成,也提出了問題。迄今為止,對有機物的檢測僅限於穀神星北半球的小塊區域。如此高的濃度在如此小的區域需要一個解釋。布朗地球、環境和行星科學系副教授、研究合著者拉爾夫·米利肯(Ralph Milliken)說:如果這些有機物是在穀神星上生成的,那麼可能仍然需要一種機制來將它們集中在這些特定的位置,或者至少在這些地方保存它們。目前尚不清楚這種機制可能是什麼。穀神星顯然是一個迷人的物體,瞭解這些地點和穀神星上其他地方的有機物的故事和起源可能需要未來的任務來分析或返回樣本。

目前,研究人員希望這項研究將有助於為即將到來的近地小行星樣品返回任務提供信息,這些小行星也被認為含有含水礦物和有機化合物。日本宇宙飛船Hayabusa2預計將在數週內抵達琉球小行星,美國宇航局的“奧西里斯-雷克斯”計劃將於8月抵達小行星Bennu。卡普蘭目前是一名科學團隊成員,擁有osirisx - rex任務。卡普蘭說:我認為這項研究的成果,包括對原始隕石重要成分的新實驗室測量,能夠提供一個框架,來更好地解釋小行星的數據,並在我們的隕石收集中與航天器的觀測和樣本之間建立聯繫,作為OSIRIS-REx團隊的新成員,我對如何將其應用到我們的任務中尤其感興趣。


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