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辐射差异决定“体形” ”小天体“天涯海角”的秘诀是晒太阳

时间:2020-10-16  

柯伊伯带数以亿计的含冰小天体,被以为是太阳系前期构成进程中留传的原始星子,也是半人马天体和木星族彗星的来源地。因此,研讨柯伊伯带天体对了解太阳系来源和演化、地球上水和生命来源等问题具有要害的科学含义。

2019年元旦,美国国家航空航天局 新视野 号勘探器飞越柯伊伯带小天体 2014MU69 。

这是现在人类勘探到的最悠远和最原始的太阳系天体,它那扁平的双瓣状结构,宛如一个胖乎乎的雪人。这个 胖娃 引起了科学家的浓厚兴趣。它的姓名Arrokoth来源于美洲原住民波瓦坦人的言语,意指 天空 一起它也有个诗意的中文姓名 天南地北 。

10月5日,《天然 地理》在线宣布了中国科学院紫金山地理台行星科学与深空勘探实验室赵玉晖副研讨员等与德国马普太阳系研讨所等单位的协作研讨成果。科研人员树立并使用太阳系小天体活动性物质蒸发导致其形状演化的模型,对 天南地北 独特的扁平形状进行了剖析,并得出一个全新的定论:这个圆乎乎的 胖娃 在其诞生后100万到1亿年的时间里,很多甲烷、一氧化碳和氮气等活动性气体蒸发导致了其扁平状结构的构成,并且这种 减肥 机制或许广泛存在于柯伊伯带小天体构成初期的形状演化进程中。

奥秘的柯伊伯带小天体

柯伊伯带的命名来自一位美籍荷兰地理学家 G.P.柯伊伯。

1951年,柯伊伯把爱尔兰地理学家E.埃奇沃思提出的关于短周期彗星来源的想象展开成相应的理论,所以后人将这一预期中的环带称为柯伊伯带,或埃奇沃思 柯伊伯带。

1992年,地理学家用光学望远镜在海王星轨迹外的环日轨迹上观测到一个小行星,随后又发现更多相似的天体。到2006年,观测到的总数已超越1000个,其间最大的一个直径达1200千米,其他的直径多为200 400千米。

现在,人类现已可以经过地上望远镜观测到柯伊伯带不可胜数的小天体,或许像 新视野 号那样,飞越柯伊伯带,为那些奥秘的小天体拍张特写近照。

赵玉晖告知科技日报记者,柯伊伯带在太阳系圆盘外围,海王星轨迹以外,距太阳30 50个地理单位,主要由小型天体或太阳系构成的残余物组成。

它与小行星带相似,散布着数亿固态小天体,是木星族彗星的发源地。但与小行星带不同的是,大多数柯伊伯带天体主要由冻住蒸发物构成,如二氧化碳和水,而非金属物质。

说起柯伊伯带中最闻名的天体,便是从前的太阳系第九大行星 冥王星。不过后来它被扫除在外,其间一个重要原因便是因为它的巨细和柯伊伯带某些小天体的巨细适当。

关于柯伊伯带小天体的成因,现在仍是一个未解的谜,科学家倾向于以为不同族群的柯伊伯带小天体或许构成于太阳系的不同方位。在45亿年前,在挨近太阳的区域,许多星际物质绕着太阳滚动、彼此磕碰,结合在一起,构成了地球和其他类地行星,以及气体巨行星的固体核。而在远离太阳的区域,比方柯伊伯带,温度极低,许多世界尘土、冰、气体得以保存下来,构成了很多比行星小的天体。

保存太阳系构成前期的物质

柯伊伯带数以亿计的含冰小天体,被以为是太阳系前期构成进程中留传的原始星子,也是半人马天体和木星族彗星的来源地。因此,研讨柯伊伯带天体对了解太阳系来源和演化、地球上水和生命来源等问题具有要害的科学含义。

而 天南地北 作为柯伊伯带中最安稳的一类小天体 冷经典 族群,其轨迹在演化进程中遭到外界的搅扰很少,归于该区域土生土长的小天体。关于 天南地北 的勘探可以为人类研讨太阳系和太阳系天体的构成和演化进程供给很多有价值的信息。

咱们之所以把 天南地北 称为 冷经典 ,并不是因为它的温度低,而是从动力学上看,这类天体的轨迹愈加安稳,可以说是太阳系内最安稳的一类天体。 赵玉晖介绍说,除了 冷经典 族群,在柯伊伯带内还有 热 经典柯伊伯带天体、离散盘小天体、海王星共振轨迹小天体等其他类型的小天体。

天南地北 是一个令人兴奋的地理发现。它距地球约66亿千米,是一个由两部分组成的双瓣结构天体,外表直径不超越32千米,它独特的扁平形状被以为是 新视野 号勘探器取得的最令人意外的勘探成果。并且它的色彩偏红,温度极低。 这阐明它含有托林,一种如甲烷、乙烷等简略结构有机化合物在紫外线照射下构成的、存在于远离恒星的冰冷天体上的物质。现有材料标明,它的外表最高温度约为零下218.15摄氏度。 赵玉晖说。

而在柯伊伯带内, 天南地北 又是极为安稳的 冷经典 族群,可以说它自45亿年前诞生后就没有发生过太大的改变,因此 天南地北 很或许保存着一些太阳系构成前期的物质。

辐射差异决议小天体 体形

双瓣结构的小天体在太阳系中较为遍及。可是扁平结构的天体则较为稀有,现在也没有相关的理论和模型关于它的存在给出合理的解说。

在此之前,世界地理学界并未对 天南地北 独特的形状给出相应的解说,此前曾有猜想,这种扁平形状是在太阳系前期的星云崩塌进程中构成的。

赵玉晖团队自主开宣布一套活动性物质蒸发效果下小天体形状演化的模型,使用这个模型他们对木星族彗星67P/CG,以及其他木星族彗星展开了相关的研讨。

虽然受观测数据约束,咱们的样本比较有限,可是该模型在67P/CG彗星描摹的南北不对称及彗星的外表地貌演化等问题的研讨中都得到了验证,这就阐明咱们的模型是可信的。 赵玉晖说道。

赵玉晖告知记者,虽然如它的姓名相同, 天南地北 间隔咱们十分悠远, 新视野 号对它也仅仅是仓促一瞥,可是对它的形状的研讨仍然有重要含义。

研讨标明,在太阳系行星构成进程的初期,微米量级的尘土彼此粘结构成毫米或厘米巨细的颗粒,这些颗粒不断集合构成几十到百千米巨细的球形或椭球形星子。 天南地北 或许开端便是由两个这样的星子结合构成的。

在太阳系构成初期,星际空间中仍充满着很多的气体和尘土,遮挡了大部分太阳辐射,悠远的柯伊伯带区域温度仍然十分低,很多甲烷、一氧化碳和氮气这类活动性极强的分子可以以固态的方式存在于星子中。跟着太阳系中的气体和尘土被遣散,太阳辐射变得激烈,温度逐步升高, 天南地北 外表和内部的活动性气体开端蒸发,物质逐步丢失。

因为 天南地北 南北极遭到的太阳辐射远远大于赤道区域,因此气体的蒸发速度也大大提高,全体形状不断的趋于扁平。

这个形状演化进程在它构成后大约100万至1亿年的时间内完结,相比起它45亿年的年纪,这个进程是十分时间短的。 赵玉晖说。

据赵玉晖介绍,太阳系构成初期,这种形状演化机制在柯伊伯带小天体中很或许遍及存在。可是某些小天体运转到间隔太阳更近的区域,比方半人马天体或许木星族彗星,因为遭到更强的太阳辐射,导致活动性相对较弱的气体蒸发,再次阅历相似的形状演化进程。

研讨标明,在太阳系构成前期,有很多的甲烷、一氧化碳和氮气等活动性气体存在。了解它们的效果机制关于研讨太阳系前期星子构成、太阳系小天体的构成演化等具有极其重要的含义。 赵玉晖说。

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