天文學家發現了被稱為暗彗星的宇宙現象的七個新例子,可以幫助科學家確定天體是否在地球歷史的早期幫助將水等重要元素輸送到地球。
這一發現使我們太陽系中這些神秘天體的已知數量增加了一倍,這些天體類似于小行星,但像彗星一樣在太空中穿梭,盡管沒有彗星眾所周知的“尾巴”。
12月9日發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)雜志上的這項新研究還表明,這些天體有兩個不同的種群。
發現更多的暗彗星幫助天文學家意識到,這些天體并不像以前認為的那么稀有。
“我們研究小天體(如小行星和彗星)的最重要原因之一是,它們告訴我們物質是如何在太陽系周圍運輸的,”該研究的主要作者、密歇根州立大學東蘭辛分校物理學和天文學博士后研究員達里爾·塞利格曼(Darryl Seligman)在一份聲明中說。
暗彗星是一類可能含有水的新型近地天體,因此它們是向地球輸送生命發展所必需的物質的新潛在來源。我們對它們了解得越多,就越能更好地理解它們在地球起源中的作用。
天文學家在二十年前研究了他們命名為2003 RM的小行星,他們注意到這個天體已經略微偏離了預測的軌道。
這種運動不能用小行星典型的加速度來解釋,例如雅爾科夫斯基效應,其中太空巖石從太陽吸收熱量,然后以紅外輻射的形式發射,這會對小行星造成微小的推力。
相反,2003 RM的運動更像一顆彗星。太陽使彗星內的冰等物質通過稱為升華的過程直接變成氣體。這種蒸發為彗星提供了推力。從彗星后面流淌的尾巴可以看出這種推力,彗星是由蒸發材料制成的。
“但無論我們怎么努力,我們都找不到任何彗星尾巴的跡象。它看起來就像任何其他小行星一樣——只是一個光點。所以,在很短的一段時間里,我們遇到了一個我們無法完全弄清楚的奇怪天體,“該研究的合著者、加利福尼亞州帕薩迪納市美國宇航局噴氣推進實驗室的導航工程師大衛·法諾基亞(Davide Farnocchia)在一份聲明中說,“這是一個謎題,挑戰了我們一直將物體分類為小行星或彗星的方式。”
然后,天文學家在2017年發現了Oumuamua。它是我們太陽系中第一個觀測到的源自太陽系之外的天體。
科學家們用望遠鏡短暫地觀察了Oumuamua,然后這個星際訪客完成了它快速穿越我們的太陽系,沿途引發了關于其真實性質的大量假設,包括它可能是一個外星探測器的可能性。
望遠鏡觀測顯示,Oumuamua看起來像一個光點,類似于小行星,但它的軌跡發生了變化,好像它在脫落物質,很像一顆彗星,因此很難確定它是不是這兩個天體。
“Oumuamua在幾個方面都令人驚訝,”法諾基亞說,“我們從星際空間發現的第一個天體表現出與2003 RM相似的行為,這一事實使2003 RM更加有趣。”
法諾基亞和塞利格曼分別在2023年發表了研究,描述了在太陽系中發現的總共7個天體,這些天體具有類似于Oumuamua的不尋常相位,模糊了小行星和彗星之間的界限。科學家們將這類新天體稱為暗彗星。
現在,隨著另外7顆暗彗星的發現,研究人員已經能夠辨別它們種群之間的差異。
“我們有足夠多的暗彗星,我們可以開始問是否有任何東西可以區分它們,”塞利格曼說,“通過分析反射率和軌道,我們發現我們的太陽系包含兩種不同類型的暗彗星。”
內暗彗星可以在內太陽系中找到,其中包括地球、金星、火星和水星等行星,并在圍繞太陽的近乎圓形的軌道上運動。這些天體很小,直徑只有幾十米,可能來自位于火星和木星軌道之間的主小行星帶。
與此同時,外層暗彗星可能來自我們太陽系靠近木星的外部區域和更遠的地方,具有明顯的橢圓形軌道,可以跨越數百米或更遠。
現在,天文學家已經發現了暗彗星群,他們想確定這些天體是否含有冰,它們加速的原因以及它們來自哪里。更好地了解暗彗星可以揭示這些天體是否在地球形成時撞擊地球,從而促進了地球的早期演化。
“許多人可能沒有經常想到的是,太陽系是一個混亂的地方,”塞利格曼說,“我們不知道事物來自哪里,但鑒于我們現在知道的14顆暗彗星正在我們的太陽系內運行,未來幾年我們有機會收集更多數據,并希望找到有關我們自己星球形成的答案。”
先前的研究表明,高達60%的近地天體可能是暗彗星。
這項新研究的合著者、7月在線發表在《伊卡洛斯》(Icarus)雜志上的一項關于暗彗星的研究的主要作者阿斯特·泰勒(Aster Taylor)說,雖然小行星沒有冰,因為它們的軌道更靠近太陽,而彗星是冰冷的天體,類似于軌道更遠的骯臟冰塊。泰勒是密歇根大學天文學博士生。
但是,在火星和木星軌道之間的主小行星帶中可以找到近地天體的暗彗星,它們可能含有冰。如果冰在近地環境中的暗彗星等小天體上很常見,那么它們可能是將水帶到地球的原因。
泰勒說,天文學家還試圖確定為什么暗彗星如此之小,旋轉如此之快。
泰勒說:“很有可能,內部主帶天體上的活動是由某種物理變化引起的,比如天體的毀滅,這從內部暗彗星的小尺寸和快速旋轉速度中可以看出。然而,這些都是假設,雖然它們與我們的所有數據一致,但還需要更多的工作來證實或證偽這些想法。”
泰勒說,幸運的是,日本宇宙航空研究開發機構的隼鳥2號航天器預計將在2031年與其中一顆暗彗星1998 KY26會合,作為其擴展任務的一部分,這可能會揭示這些不那么罕見的天體的更多獨特特征。
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