概覽

日本宇宙航空研究開發機構[1] 23 日宣佈[2],日本隼鳥2號[3]探測器採集並通過回收艙帶回地球的小行星龍宮[4]岩石樣本。在其與日本東北大學[5]等研究小組分析了龍宮的岩石樣本後,發現其中含有液態水。這些水封在鐵和硫組成的磁黃鐵結晶內,水中含有鹽分和碳質。

雖然之前有一些研究表明龍宮岩石樣本可能含有水,但直接發現液態水還是首次。

日本宇宙航空研究開發機構

日本宇宙航空研究開發機構

日本宇宙航空研究開發機構

宇宙航空研究開發機構(日語:宇宙航空研究開発機構/うちゅう こうくう けんきゅう かいはつ きこう uchū kōkū kenkyū kaihatsu kikō ;英語:Japan Aerospace Exploration Agency ,縮寫:JAXA ),簡稱宇宙機構、宇宙航空機構。

是日本負責航太的國家研究及發展機構,為文部科學省屬下的國立研究開發法人之一,同時也是同類型法人機構中規模最大的。

主要任務

  • 研究、開發人造衛星與發射載具。
  • 探測小行星。
  • 探測未來可能的登月工程。

隼鳥2號

隼鳥2號

隼鳥2號

隼鳥2號(日語:はやぶさ2)是日本宇宙航空研究開發機構( JAXA )的小行星探測計劃,原隼鳥號的後續計劃。這項計劃在2014年12月3日乘載 H-IIA 火箭升空。

主要目的是將隼鳥號探測器送往屬於 C 型小行星的龍宮星( 162173 Ryugu )。於2018年到達並採集樣本後,於2020年返航,將採集到的樣本送回地球。

2020年12月6日凌晨,樣本容器成功分離並降落在澳大利亞南澳洲北部的沙漠,2小時後被找到和回收。隼鳥2號則還有剩餘燃料,將繼續下一個探測計劃,開始飛往小行星1998KY26的旅程,預計十年後能接近目標。

龍宮

龍宮

龍宮

162173 1999 JU3是於1999年5月10日由美國林肯實驗室的自動觀測程序林肯近地小行星研究小組( LINEAR )發現的一顆阿波羅型近地小行星,屬於一種岩石天體。

探索與發現

日本的宇宙航空研究開發機構 ( JAXA ) 在2009年籌劃派出探測船隼鳥2號前往研究,透過炸藥的幫助,採集表面約10公克重的岩石標本並運返地球。探測船於2014年12月3日升空,2018年抵達小行星,且成功採集到小行星龍宮上砂石。密封倉於2020年12月6日著陸在澳洲南部沙漠地區,並順利完成回收。
2018年9月22日,JAXA 宣佈隼鳥2號放出的兩臺探測機器人21日下午在龍宮表面成功著陸,探測機器人開始在小行星表面移動並傳回影像,均為人類歷史首次。2022年6月6日,日本科學團隊在隼鳥2號從小行星龍宮帶回的樣本中發現胺基酸,也是首次在地球外確認胺基酸的存在。

本次研究發現的要點包括:

  • 經歷了與液態水大規模反應的龍宮樣品含有在高溫環境( 1000℃ )下形成的顆粒(如富含 Ca 和 Al 的包裹體)。這些高溫粒子被認為是在太陽附近形成的,然後遷移到太陽系層 -200℃的地方,在那裡與多種物質一起構成了龍宮的核心起源(龍宮母體))。這表明,在太陽系誕生時,其內部和外部的物質發生了大規模的混合。
  • 樣本中留下的磁場資訊表明,龍宮母體很可能是在遠離太陽、陽光無法穿透的星雲氣體中誕生的。礦物質成分顯示,這顆小行星誕生于太陽系形成後約 200 萬年,直徑約為 100 公里。這個母體後來被破壞,從而成為了現在的龍宮。
  • 龍宮母體形成於-200℃以下的低溫區域,那裡的水和二氧化碳以冰的形式存在。
  • 發現樣品中的液體水被困在晶體中。這種水曾經存在於龍宮母體中,是含有鹽分和有機物的碳酸水。
  • 形狀像珊瑚礁的晶體從存在於龍宮內部的液態水中衍化而來。
  • 在龍宮母體中,水與岩石的比例在地表和地下內部之間有所不同,地下深處的岩石含有更多的水。
  • 測量了樣品的硬度、傳熱和磁性能。結果顯示,龍宮的樣本軟到可以用刀切。它還包含大量的小磁鐵,這意味著它是一個記錄過去磁場的天然硬碟。
  • 電腦類比了從龍宮母體的誕生到其撞擊毀滅的過程。這是世界上第一次將實際小行星樣本的硬度和溫度的測量結果納入小行星形成和演變的模擬中,為小行星的演變提供了一種更精確的畫面。
  • 類比結果顯示,龍宮母體在太陽系形成後約 200 萬年積累起來,在接下來的 300 萬年裡升溫到約 50℃,並經歷了水和岩石之間的化學反應;摧毀龍宮母體的撞擊體直徑約為 100 公里,其大小最多只有 10 公里左右;目前的龍宮母體直徑約為 10 公里。而今天的龍宮是由遠離撞擊點的地區的物質組成的。
可以看出,整個樣品由細顆粒(灰色)組成

可以看出,整個樣品由細顆粒(灰色)組成

通過數值類比,對天體的溫度分佈、年代和碰撞破壞過程進行了計算

通過數值類比,對天體的溫度分佈、年代和碰撞破壞過程進行了計算

在 Ryugu 樣品中發現的高溫環境(超過 1000°C)中形成的顆粒(所有電子顯微照片)。 (A, B) 富含鈣和鋁的夾雜物,(B-D) 由熔融橄欖石 (Ol)、金屬鐵 (FeNi) 和硫化鐵 (FeS) 形成的球粒,(F) 類似於石頭聚集體的多孔顆粒

在 Ryugu 樣品中發現的高溫環境(超過 1000°C)中形成的顆粒(所有電子顯微照片)。 (A, B) 富含鈣和鋁的夾雜物,(B-D) 由熔融橄欖石 (Ol)、金屬鐵 (FeNi) 和硫化鐵 (FeS) 形成的球粒,(F) 類似於石頭聚集體的多孔顆粒

在 C0002 樣本中發現的一塊岩石碎片,保留了天體形成時的原始特徵(電子顯微照片)。 (A) 細粒多孔岩石碎片的整體圖像,(B) 部分岩石碎片的放大圖,(C) 與 B 相同區域的元素分佈。 紅色顆粒表示橄欖石或輝石,表明這些礦物質豐富。 (D) 細粒和多孔岩石碎片的整體視圖,(E) D 的放大部分。 主要成分是由小於 1 微米的無定形矽酸鹽和硫化鐵形成的細顆粒(在照片中顯示為 GEMS 樣)和橄欖石 (Ol)

在 C0002 樣本中發現的一塊岩石碎片,保留了天體形成時的原始特徵(電子顯微照片)。 (A) 細粒多孔岩石碎片的整體圖像,(B) 部分岩石碎片的放大圖,(C) 與 B 相同區域的元素分佈。 紅色顆粒表示橄欖石或輝石,表明這些礦物質豐富。 (D) 細粒和多孔岩石碎片的整體視圖,(E) D 的放大部分。 主要成分是由小於 1 微米的無定形矽酸鹽和硫化鐵形成的細顆粒(在照片中顯示為 GEMS 樣)和橄欖石 (Ol)

在 Ryugu 樣品中的六角板狀晶體(硫化鐵)中發現的主要由水和 CO2 組成的液體。 (A, B) 硫化鐵晶體中空位的 CT 圖像。 晶體中存在幾個微米大小的空位(白色箭頭)。(C)質譜儀測量的空位中包含的各種離子種類 照片顯示左側和中間孔的上部包含的離子種類右邊的毛孔)。 將晶體的溫度設置為-120°C,將孔中的液體冷凍並分析。 (D)分析後使氣孔內的液體蒸發,觀察氣孔內部,結果沒有檢測出構成結晶的元素(鐵和硫)以外的元素。 這表明孔隙中除了液體之外沒有固體成分

在 Ryugu 樣品中的六角板狀晶體(硫化鐵)中發現的主要由水和 CO2 組成的液體。 (A, B) 硫化鐵晶體中空位的 CT 圖像。 晶體中存在幾個微米大小的空位(白色箭頭)。(C)質譜儀測量的空位中包含的各種離子種類 照片顯示左側和中間孔的上部包含的離子種類右邊的毛孔)。 將晶體的溫度設置為-120°C,將孔中的液體冷凍並分析。 (D)分析後使氣孔內的液體蒸發,觀察氣孔內部,結果沒有檢測出構成結晶的元素(鐵和硫)以外的元素。 這表明孔隙中除了液體之外沒有固體成分

在 Ryugu 樣品表面發現的表珊瑚狀晶體(電子顯微鏡圖像)。 超細、薄的晶體成堆生長

在 Ryugu 樣品表面發現的表珊瑚狀晶體(電子顯微鏡圖像)。 超細、薄的晶體成堆生長

刻在球形磁鐵礦 (Fe3O4) 晶體中的古地磁記錄。 從Ryugu樣品中提取的磁鐵礦的透射電子顯微鏡圖像(A)和通過電子全息術獲得的磁通量分佈圖像(B,C)。 箭頭和顏色表示磁化方向。 在顆粒內部看到的同心條紋表明磁場線沿箭頭方向纏繞(稱為螺旋磁疇結構)。 在粒子外部看到的磁場線是來自粒子的雜散磁場,反映了當琉球母體內部變暖併發生水和礦物質之間的反應時琉球的磁環境

刻在球形磁鐵礦 (Fe3O4) 晶體中的古地磁記錄。 從Ryugu樣品中提取的磁鐵礦的透射電子顯微鏡圖像(A)和通過電子全息術獲得的磁通量分佈圖像(B,C)。 箭頭和顏色表示磁化方向。 在顆粒內部看到的同心條紋表明磁場線沿箭頭方向纏繞(稱為螺旋磁疇結構)。 在粒子外部看到的磁場線是來自粒子的雜散磁場,反映了當琉球母體內部變暖併發生水和礦物質之間的反應時琉球的磁環境


參考來源:

[1]宇宙航空研究開發機構 – 維基百科,自由的百科全書 (wikipedia.org)

[2]JAXA | 小惑星探査機「はやぶさ2」初期分析 石の物質分析チーム 研究成果の科学誌「Science」論文掲載について

[3]隼鳥2號 – 維基百科,自由的百科全書 (wikipedia.org)

[4]龍宮 (小行星) – 維基百科,自由的百科全書 (wikipedia.org)

[5]東北大學 (日本) – 維基百科,自由的百科全書 (wikipedia.org)

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1 Comment

  1. 好傢伙,不會有生命吧

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