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小行星系川芳齡幾許?『隼鳥』給出答案
2018-09-13 09:21:00 來源:科技日報  作者:
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  小行星系川芳齡幾許?『隼鳥』給出答案

  天聞頻道

  本報記者唐婷

  近地行星的起源和演化過程,是一個令科學家著迷的問題。日前,日本大阪大學研究團隊在《科學報道》上發表論文稱,他們通過分析『隼鳥』號探測器取回的樣本,精確得出小行星系川的年齡。

  他們的研究表明,系川的母體形成於距今46億年左右,也就是在太陽系誕生之初。大約在15億年前,系川的母體和另一顆小行星發生劇烈撞擊後被摧毀,其部分殘骸形成了目前所看到的系川。

  外形像土豆的系川『身世』曲折,而去探訪系川的『隼鳥』號也是一路坎坷。2003年踏上旅程的『隼鳥』,沒多久就遭遇了一次超強太陽黑子爆發,折損了部分太陽能帆板。即將抵達系川時,『隼鳥』姿態控制出現問題,蹣跚著勉強著陸。

  一度與地球失聯的『隼鳥』號,在取樣和返回過程中也是狀況頻出。萬幸的是,2010年,『隼鳥』號返回艙安全著陸在預定的澳大利亞沙漠中,帶回了來自小行星的『饋贈』——系川上的塵埃顆粒。

  樣本回收後,還要排除其受到地面的污染的可能,確認它們都來自系川。此前,科學家的預想是能采集到較大的岩石顆粒,以便分析檢測。而事實上,采集到的樣本顆粒都非常小,給檢測手段和方法出了不小的難題。『因此,科學家花了很長的時間,直到最近纔給出系川的年齡。』中科院國家天文臺研究員平勁松在接受科技日報記者采訪時說道。

  面對直徑僅為50微米的顆粒樣本,科學家們如何測出其年齡呢?平勁松介紹,科學家采用的是地質學上常用的同位素測年法,即利用放射性元素核衰變規律測定地質體年齡。

  當含有放射性同位素的物質形成後,與周圍環境隔絕的放射性同位素會不斷地衰變減少,衰變產生的穩定同位素在該物體中相應積累。通過准確地測定這兩者在物體中的含量,根據放射性衰變定律可計算出物體年齡。

  對此,香港大學地球科學系博士後張曉佳進一步解釋道,假設小行星是個封閉的系統,各處衰變前和衰變後的同位素之間應該滿足一定的線性關系,通過測定若乾地點的元素比值,可以擬合出一條直線,通過這條直線的斜率可以推算出小行星的年齡。

  『通常是用質譜儀來測定元素的比值,為了提高准確性,會用兩組半衰期不同的同位素來互相印證。針對系川的樣本,科學家采用鈾-235與鉛-207以及鈾-238與鉛-206這兩組同位素來測定年齡。』張曉佳說道。

  最新的這項研究,對於研究小行星起源和太陽系形成有什麼幫助?在張曉佳看來,這項研究的結果對采集到的第一批小行星樣本的形成時間尺度給出了限制,為已知軌道信息的近地小行星的演化提供了具體的年齡限制,有助於研究這些小行星的形成和演化歷史。

  小行星和地球的形成源於同一批原初物質,地球在長期地質活動的影響下已經很難找到遠古時期的物質。小行星則不同。一個典型小行星的表面平均溫度為零下73攝氏度,它們在幾十億年間的大部分時間內沒什麼變化,如同時間膠囊一般將古老時期的物質保存了起來。

  因此,人們期待通過對小行星的研究,了解更多早期太陽系形成時期的情形。繼『隼鳥』號後,『隼鳥2號』接過了赴小行星取樣的接力棒。距離地球約2億公裡的C型小行星龍宮是『隼鳥2號』的目的地。日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)的官員日前表示,『隼鳥2號』現已成功抵達距離小行星龍宮12英裡處的觀測位置,在接下來的一年半時間裡,它將嘗試3次短暫的接觸著落,收集小行星樣本。

責任編輯:孫嵐
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