暗彗星的起源
根据密歇根大学的一项研究,多达60%的近地天体可能是暗彗星或神秘的小行星,它们在我们的太阳系中绕太阳运行。这些彗星可能含有或曾经含有冰,可能是将水输送到地球的途径之一。
这项研究结果表明,小行星带(位于太阳系木星和火星之间的一个区域,包含太阳系的大部分岩石小行星)中的小行星表面存在冰,密歇根大学天文学研究生、这项研究的主要作者阿斯特·泰勒表示,自20世纪80年代以来,人们就一直怀疑存在这种现象。
泰勒表示,这项研究还揭示了将冰输送到近地太阳系的潜在途径。地球如何获得水是一个长期存在的问题。
“我们不知道这些暗彗星是否将水带到了地球。我们不能这么说。但我们可以说,关于地球上的水究竟是如何到达这里的,仍然存在争议,”泰勒说。“我们所做的研究表明,这是将冰从太阳系其他地方带到地球环境的另一条途径。”
这项研究进一步表明,一个大型物体可能来自木星族彗星,这些彗星的轨道靠近木星。该团队的研究结果发表在《伊卡洛斯》杂志上。
暗彗星有点神秘,因为它们兼具小行星和彗星的特征。小行星是没有冰的岩石体,它们绕太阳运行,通常在所谓的冰线内。这意味着它们距离太阳足够近,以至于小行星携带的任何冰都可能升华,或者从固态冰直接变成气体。
彗星是冰质天体,彗尾呈模糊状,彗尾云通常环绕彗星。升华的冰会携带尘埃,形成彗尾云。此外,彗星通常具有轻微的加速度,这种加速度不是由重力推动的,而是由冰的升华推动的,称为非重力加速度。
该研究检查了七颗暗彗星,估计所有近地天体中0.5%到60%可能是暗彗星,它们没有彗发,但有非重力加速度。研究人员还认为,这些暗彗星可能来自小行星带,由于这些暗彗星有非重力加速度,研究结果表明小行星带中的小行星含有冰。
“我们认为这些物体来自内主小行星带和/或外主小行星带,这意味着这是将一些冰带入内太阳系的另一种机制,”泰勒说。“内主小行星带中的冰可能比我们想象的要多。那里可能有更多这样的物体。这可能是最近小行星群的很大一部分。我们真的不知道,但由于这些发现,我们有了更多问题。”
在之前的研究中,包括泰勒在内的一组研究人员发现了一组近地天体的非重力加速度,并将它们命名为“暗彗星”。他们确定,暗彗星的非重力加速度可能是少量冰升华的结果。
在当前的研究中,泰勒和同事们想要发现暗彗星的来源。
“近地天体不会在目前的轨道上停留很长时间,因为近地环境很混乱,”他们说。“它们只在近地环境中停留大约1000万年。因为太阳系比这要古老得多,这意味着近地天体来自某个地方——我们不断从另一个更大的来源获得近地天体。”
为了确定这群暗彗星的起源,泰勒和合著者创建了动力学模型,为不同群体的物体分配了非重力加速度。然后,他们模拟了这些物体在10万年内根据分配的非重力加速度将遵循的路径。研究人员观察到,其中许多物体最终落到了暗彗星现在所在的地方,并发现在所有潜在来源中,主小行星带是最有可能的起源地。
泰勒表示,其中一颗暗彗星名为2003RM,它沿着椭圆轨道靠近地球运行,然后飞向木星,最后又飞过地球。它的运行路径与木星族彗星的预期运行路径相同,也就是说,它的位置与被撞离轨道的彗星一致。
同时,研究发现,其余暗彗星很可能来自小行星带的内带。由于暗彗星很可能含有冰,这表明内主带存在冰。
然后,研究人员将之前提出的理论应用到暗彗星群中,以确定这些物体为何如此小且旋转速度如此之快。泰勒说,彗星是由冰结合在一起的岩石结构——想象一个脏冰块。一旦它们在太阳系的冰线内碰撞,冰就会开始释放气体。这会导致物体加速,但也会导致物体旋转得相当快——快到足以让物体分裂。
“这些碎片上也会有冰,所以它们也会旋转得越来越快,直到破碎成更多碎片,”泰勒说。“你可以一直这样做,直到它们变得越来越小。我们的建议是,获得这些小而快速旋转的物体的方法是,拿几个大物体,然后把它们打碎。”
随着这种情况的发生,物体不断失去冰,变得更小,并且旋转得更快。
研究人员认为,虽然较大的暗彗星2003RM可能是从小行星带外部主带中被踢出的较大物体,但他们正在检查的另外六个物体很可能来自内部主带,是由一个物体被撞击到内部然后破裂而形成的。
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