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研究称2018年坠落在博茨瓦纳的小行星碎片很可能来自灶神星

2021-05-04 11:38 · 稿源: cnbeta

一个国际研究小组寻找在太空中追踪到的小行星的碎片,然后观察到它在2018年6月2日坠落在博茨瓦纳。在SETI研究所流星天文学家Peter Jenniskens的指导下,他们在卡拉哈里中部野生动物保护区的深处发现了23块陨石,现在他们在《流星学和行星科学》杂志上在线发表了他们的发现。

Jenniskens说:“将太空中对小行星的观察与从陨石中收集到的信息结合起来,表明它很可能来自灶神星,我们太阳系中第二大的小行星,也是美国宇航局DAWN 任务的目标。数十亿年前,对灶神星的两次巨大撞击产生了一个更大、更危险的小行星家族。新发现的陨石为我们提供了一条关于这些撞击可能发生的时间的线索。”

撞击博茨瓦纳的小行星被称为2018 LA,它首先被亚利桑那大学的卡塔利娜巡天系统发现,是一个在星星之间移动的微弱光点。卡塔利娜巡天系统搜索穿越地球的小行星,是美国宇航局行星防御计划的一部分。

卡塔利娜巡天系统项目主任Eric Christensen说:“这种大小的小行星对我们没有危险,但它们磨练了我们探测接近小行星的技能。”

该团队从澳大利亚的SkyMapper南方勘测计划中恢复了档案数据,显示这颗小行星在太空中旋转,每4分钟旋转一次,在反射阳光的同时,交替向我们呈现出宽窄两面。

在前往地球的途中,宇宙射线轰击了小行星并产生了放射性同位素。通过分析这些同位素,研究人员确定2018 LA是一块大小约为1.5米的固体岩石,它反射了约25%的太阳光。

“这只是我们第二次在太空中发现一颗小行星,然后在陆地上撞击地球,”Jenniskens说。“第一次是十年前苏丹的小行星2008 TC3。”Jenniskens还指导了对2008 TC3碎片的搜索。

这一次,较少的观测导致该小行星在其轨道上的位置更加不确定。美国宇航局JPL近地天体研究中心的Davide Farnocchia将小行星的天文观测与美国政府卫星的火球数据相结合,计算出坠落地点。Ursa芬兰火球网的Esko Lyytinen也做了努力。

“当Jenniskens第一次到达Maun时,他需要我们帮助缩小坠落区域,”Okavango研究机构的Oliver Moses说。“我们随后在Rakops和Maun追踪了更多的视频记录,并能够对火球的位置进行三角测量。”

在确认了坠落区域后,Moses金额 Jenniskens 与来自博茨瓦纳国际科技大学(BIUST)的地质学家Alexander Proyer 和博茨瓦纳地球科学研究所(BGI)的地质科学家莫Mohutsiwa Gabadirwe 及其同事一起寻找陨石。

“在第五天,也就是我们搜索的最后一天,BIUST的Lesedi Seitshiro在离营地仅30米的地方发现了第一块陨石,”Jenniskens说。“”它有18克,大小约3厘米。”

搜索区域位于卡拉哈里中部野生动物保护区,这里有各种野生动物,包括豹子和狮子。博茨瓦纳野生动物和国家公园部的工作人员保证了研究人员的安全。BGI与博茨瓦纳国家博物馆和纪念碑部协调了这次搜索。

“这块陨石被命名为‘Motopi Pan’,是以当地的一个水坑命名的,”Gabadirwe说。"这块陨石是博茨瓦纳的国宝。"

芬兰赫尔辛基大学的非破坏性分析表明,“Motopi Pan ”属于无球粒陨石(HED)群,已知可能来自巨大的小行星灶神星,最近美国宇航局的DAWN 任务对其进行了详细研究。

赫尔辛基大学的Tomas Kohout说:“我们设法测量了金属含量,并从暴露的陨石内部的薄壳部分获得了反射光谱和X射线元素分析。"所有的测量结果都很好地结合在一起,并指出了HED型陨石的典型值。”

动力学研究表明,2018 LA的轨道与来自灶神星所在的小行星带的内部部分是一致的。该小行星通过位于小行星带内侧的共振被送入撞击地球的轨道。

“我们2015年在土耳其调查的另一个HED陨石坠落,名为Sariçiçek,在一个类似的短轨道上撞击,产生的陨石大多是2到5克的小型陨石,”Jenniskens说。

当Jenniskens在2018年10月回到博茨瓦纳时,该团队又发现了22块小陨石。令人惊讶的是,随后发现的陨石在外貌上显示出很大的多样性。

"我们研究了其中五块陨石的岩石学和矿物化学,确认它们属于HED组,"南非约翰内斯堡威特大学的罗杰-吉布森说。"总的来说,我们把小行星2018 LA所包含的材料归为古铜钙无粒陨石(Howardites),但一些个别的碎片与钙长辉长无粒陨石(Eucrites)和古铜无球陨石(Diogenites)石的关系更密切。"

其他研究也证实了该团队发现的令人惊讶的多样性,例如反射光谱学和样品中的多芳烃含量。这颗小行星是一个角砾岩,是来自灶神星上不同部位的胶结岩石块的混合物。

陨石的起源

之前的一个假设提出,Sariçiçek起源于灶神星的碰撞,该碰撞产生了由DAWN成像的Antonia撞击坑。仍然显示出可见的弹射物毯,那个年轻的陨石坑形成于大约2200万年前。落在地球上的所有HED陨石中,有三分之一是在2200万年前喷出的。“Motopi Pan ”是否起源于同一个陨石坑?

瑞士苏黎世联邦理工学院的惰性气体同位素测量和普渡大学的放射性同位素测量显示,这块陨石也曾作为一个小物体在太空中停留了大约2300万年。研究人员发现Motopi Pan和Sariçiçek在某些方面是相似的,但在其他方面则不同。与Motopi Pan一样,Sariçiçek在27.8公里的高度爆炸,但在那次破裂中产生的光线较少。

加拿大西安大略大学的彼得-布朗说:“在南非测量的次声波冲击波并不像美国政府传感器探测到的亮光那样强烈。”

根据锆石矿物中的铅同位素,研究人员发现 Sariçiçek和Motopi Pan都是在大约4.56亿年前在灶神星的表面凝固。但是Motopi Pan的磷酸盐颗粒在最近经历了另一次熔化事件。 Sariçiçek则没有。

加州大学戴维斯分校的Qing-zhu Yin说:"大约4.34亿年前,Motopi Pan的物质接近一个大型撞击事件的中心,Sariçiçek则没有。"

灶神星经历了两次重大的撞击事件,形成了Rheasilvia撞击盆地和底层的,因此也是更古老的Veneneia撞击盆地。

Jenniskens说:"我们现在怀疑Motopi Pan被Veneneia撞击所加热,而随后的Rheasilvia撞击则将这些物质散落在周围。如果是这样的话,这将使维内尼亚撞击的时间定在大约4.34亿年前。在Rheasilvia撞击喷出物的上面是直径10.3公里的Rubria撞击坑,比16.7公里的Antonia撞击坑略小,而且略微年轻,为1900+/-300万年,但却是Motopi Pan起源坑的一个很好的候选者。"

2020年11月,由BIUST的Fulvio Franchi领导的探险队又发现了一块Motopi Pan陨石。这块92克的陨石现在是迄今为止回收的小行星2018 LA的最大碎片,也是巨型小行星灶神星的另一小块。

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