貝努小行星樣本最深入分析：水曾沿受限通道流動(dòng)

IT之家 4 月 6 日消息，一組美國天文學(xué)家對(duì)小行星貝努的樣本開展了迄今最深入的分析之一，揭示了太陽系形成初期水與有機(jī)物質(zhì)相互作用的全新細(xì)節(jié)。

IT之家注意到，該研究成果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》（PNAS）上，由紐約州立大學(xué)石溪分校的穆罕默德 · 葉西爾塔斯帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成。研究顯示，這顆小行星的物質(zhì)成分可劃分為三個(gè)截然不同的化學(xué)區(qū)域。在納米尺度下，這些區(qū)域的特征有力表明，水曾在新生小行星內(nèi)部沿受限通道流動(dòng)，使得部分區(qū)域幾乎未受影響。

一塊來自貝努的樣本

2023 年 9 月，美國國家航空航天局（NASA）的“源光譜釋義資源安全風(fēng)化層辨認(rèn)探測(cè)器”（OSIRIS-REx）任務(wù)將小行星樣本帶回地球，這是人類史上第三次成功獲取小行星樣本。該樣本取自近地天體貝努小行星，其直徑約 500 米，此前已被證實(shí)富含碳元素。

天文學(xué)家希望通過對(duì)其化學(xué)成分的深度解析，從樣本中拼湊出貝努這類小行星最初形成時(shí)，太陽系早期歷史的新線索。

在地球地質(zhì)學(xué)研究中，重要發(fā)現(xiàn)往往源于對(duì)化學(xué)成分細(xì)微差異的探測(cè)，其中許多差異僅在極小尺度下才能觀測(cè)到。但截至目前，科研人員尚未對(duì)貝努樣本進(jìn)行過如此高精度的研究。

截然不同的化學(xué)區(qū)域

在該項(xiàng)研究中，葉西爾塔斯團(tuán)隊(duì)運(yùn)用了多種前沿分析技術(shù)，得以探測(cè)到僅 20 納米尺度的成分差異 —— 這大約相當(dāng)于一個(gè)大型分子的尺寸。結(jié)合紅外光譜與拉曼光譜分析，研究人員發(fā)現(xiàn)樣本成分并非均勻分布，而是分隔為三個(gè)幾乎無重疊的獨(dú)立區(qū)域。

這三類區(qū)域分別為：富脂肪族區(qū)域，主要由鏈狀排布的碳?xì)浠衔飿?gòu)成；富碳酸鹽區(qū)域，由富含鈣、鎂的無機(jī)礦物組成；以及含氮富機(jī)物區(qū)域，存在一類特殊的復(fù)雜有機(jī)分子。這類含氮化合物，大概率源自形成小行星的古老物質(zhì)，或是在流體與巖石的相互作用中發(fā)生了化學(xué)變化。

窺見太陽系早期歷史

對(duì)于葉西爾塔斯及其團(tuán)隊(duì)而言，這一研究成果已為貝努的形成過程，尤其是水在其中扮演的角色，提供了關(guān)鍵線索。三個(gè)區(qū)域界限分明，說明水并未對(duì)整顆小行星產(chǎn)生均勻的改造作用。

有機(jī)硫化合物的分布為此提供了強(qiáng)有力的證據(jù)：這類物質(zhì)幾乎僅存在于富碳酸鹽區(qū)域，這一規(guī)律表明碳酸鹽礦物很可能是從富水流體中沉淀形成的。

與之相反，脂肪族化合物與含氮有機(jī)化合物遇水更易發(fā)生改變，這意味著在小行星演化的關(guān)鍵階段，這些區(qū)域保持著相對(duì)干燥的狀態(tài)。

綜上，這些界限清晰的區(qū)域共存，證明水曾沿特定通道流經(jīng)貝努小行星，改造了部分區(qū)域，同時(shí)保留了其他區(qū)域中更易被破壞的化合物。

總體而言，這一發(fā)現(xiàn)是人類理解新生太陽周邊小行星形成過程的重要突破。研究人員計(jì)劃開展進(jìn)一步分析，并與日本“隼鳥 2 號(hào)”任務(wù)帶回的龍宮小行星樣本對(duì)比，以期更詳盡地還原貝努的演化歷程。這也將為揭秘塑造早期太陽系的地質(zhì)過程，以及地球的起源提供全新視角。

參考資料：

• https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2601891123