科学家解开了小行星令人惊讶的崎岖表面之谜

随着 OSIRIS-ReX 向地球发射来自小行星表面的第一批样本，科学家们已经在了解该物体的​​表面特征方面取得了长足的进步。科学家们现在已经弄清楚为什么 OSIRIS-ReX 所访问的小行星 Bennu 的表面是岩石，充满了巨石，而不是地球望远镜观察到的细粒物质。

研究人员发现，正是这颗小行星高度多孔的岩石造成了它出人意料地缺乏精细的风化层(小于几厘米的细粒物质)。当任务科学家观察到可能能够将巨石研磨成精细风化层的过程的证据时，神秘的精细风化层的缺乏变得更加令人惊讶。

在发表在《自然》杂志上的一项研究中，亚利桑那大学的 Saverio Cambioni 使用机器学习和表面温度数据来解开这个谜团。“OSIRIS-REx 中的 REx 代表 Regolith Explorer，因此绘制和表征小行星表面是主要目标，”该研究的合著者、OSIRIS-REx 首席研究员 Dante Lauretta 说，他是该大学行星科学教授亚利桑那州。

该航天器于 2018 年抵达这颗小行星，令研究人员和任务科学家感到惊讶，其表面出现的崎岖特征与细小的风化层形成鲜明对比。为了收集样本返回地球，建造了 OSIRIS-REx 航天器以在 Bennu 的一个区域内导航，大约有 100 个停车位的大小。然而，由于大量的巨石，安全采样点缩小到大约五个停车位的大小。

艰难的开始

研究人员使用机器学习方法使用热发射(红外)数据将细小的风化层与岩石分离。细粒风化层的热辐射与较大岩石不同，前者受其颗粒大小控制，而后者受岩石孔隙度控制。

他们建立了一个与精细风化层相关的热排放示例库，并使用机器学习技术教计算机如何“连接点”。

他们分析了本努表面122 个区域的热辐射，这些区域在白天和黑夜都被观测到。当数据分析完成后，他们发现细小的风化层不是随机分布在 Bennu 上，而是在岩石多孔的地方较低，也就是在大部分地表。该团队得出的结论是，本努高度多孔的岩石几乎没有产生精细的风化层，因为这些岩石被压缩而不是被流星体撞击破碎。

在碳质小行星上并不罕见

随着小行星昼夜自转，由于贝努岩石的加热和冷却而导致的开裂在多孔岩石中比在密度较大的岩石中进行得更慢，这进一步阻碍了精细风化层的产生。

研究合著者 Chrysa Avdellidou 在一份声明中说：“基本上，撞击能量的很大一部分用于压碎限制岩石破碎和产生新细风化层的孔隙。”

研究人员表示，其他任务也有证据证实该团队的发现。日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA) 的隼鸟 2 号对像 Bennu 一样的碳质小行星 Ryugu 进行的任务发现，它也缺乏精细的风化层，并且具有高度多孔的岩石。

该团队预测，大片细小的风化层在碳质小行星上应该不常见，碳质小行星是所有小行星类型中最常见的，并且被认为具有像 Bennu 这样的高孔隙率岩石。相比之下，富含精细风化层的地形在 S 型小行星上应该很常见，S 型小行星是太阳系中第二常见的小行星，并且被认为具有比碳质小行星更致密、孔隙更少的岩石。

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