近地行星的起源和演化過程,是一個(gè)令科學(xué)家著迷的問題。日前,日本大阪大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)報(bào)道》上發(fā)表論文稱,他們通過分析“隼鳥”號探測器取回的樣本,精確得出小行星系川的年齡。
他們的研究表明,系川的母體形成于距今46億年左右,也就是在太陽系誕生之初。大約在15億年前,系川的母體和另一顆小行星發(fā)生劇烈撞擊后被摧毀,其部分殘骸形成了目前所看到的系川。
外形像土豆的系川“身世”曲折,而去探訪系川的“隼鳥”號也是一路坎坷。2003年踏上旅程的“隼鳥”,沒多久就遭遇了一次超強(qiáng)太陽黑子爆發(fā),折損了部分太陽能帆板。即將抵達(dá)系川時(shí),“隼鳥”姿態(tài)控制出現(xiàn)問題,蹣跚著勉強(qiáng)著陸。
一度與地球失聯(lián)的“隼鳥”號,在取樣和返回過程中也是狀況頻出。萬幸的是,2010年,“隼鳥”號返回艙安全著陸在預(yù)定的澳大利亞沙漠中,帶回了來自小行星的“饋贈(zèng)”——系川上的塵埃顆粒。
樣本回收后,還要排除其受到地面的污染的可能,確認(rèn)它們都來自系川。此前,科學(xué)家的預(yù)想是能采集到較大的巖石顆粒,以便分析檢測。而事實(shí)上,采集到的樣本顆粒都非常小,給檢測手段和方法出了不小的難題!耙虼,科學(xué)家花了很長的時(shí)間,直到最近才給出系川的年齡。”中科院國家天文臺研究員平勁松在接受科技日報(bào)記者采訪時(shí)說道。
面對直徑僅為50微米的顆粒樣本,科學(xué)家們?nèi)绾螠y出其年齡呢?平勁松介紹,科學(xué)家采用的是地質(zhì)學(xué)上常用的同位素測年法,即利用放射性元素核衰變規(guī)律測定地質(zhì)體年齡。
當(dāng)含有放射性同位素的物質(zhì)形成后,與周圍環(huán)境隔絕的放射性同位素會(huì)不斷地衰變減少,衰變產(chǎn)生的穩(wěn)定同位素在該物體中相應(yīng)積累。通過準(zhǔn)確地測定這兩者在物體中的含量,根據(jù)放射性衰變定律可計(jì)算出物體年齡。
對此,香港大學(xué)地球科學(xué)系博士后張曉佳進(jìn)一步解釋道,假設(shè)小行星是個(gè)封閉的系統(tǒng),各處衰變前和衰變后的同位素之間應(yīng)該滿足一定的線性關(guān)系,通過測定若干地點(diǎn)的元素比值,可以擬合出一條直線,通過這條直線的斜率可以推算出小行星的年齡。
“通常是用質(zhì)譜儀來測定元素的比值,為了提高準(zhǔn)確性,會(huì)用兩組半衰期不同的同位素來互相印證。針對系川的樣本,科學(xué)家采用鈾-235與鉛-207以及鈾-238與鉛-206這兩組同位素來測定年齡!睆垥约颜f道。
最新的這項(xiàng)研究,對于研究小行星起源和太陽系形成有什么幫助?在張曉佳看來,這項(xiàng)研究的結(jié)果對采集到的第一批小行星樣本的形成時(shí)間尺度給出了限制,為已知軌道信息的近地小行星的演化提供了具體的年齡限制,有助于研究這些小行星的形成和演化歷史。
小行星和地球的形成源于同一批原初物質(zhì),地球在長期地質(zhì)活動(dòng)的影響下已經(jīng)很難找到遠(yuǎn)古時(shí)期的物質(zhì)。小行星則不同。一個(gè)典型小行星的表面平均溫度為零下73攝氏度,它們在幾十億年間的大部分時(shí)間內(nèi)沒什么變化,如同時(shí)間膠囊一般將古老時(shí)期的物質(zhì)保存了起來。
因此,人們期待通過對小行星的研究,了解更多早期太陽系形成時(shí)期的情形。繼“隼鳥”號后,“隼鳥2號”接過了赴小行星取樣的接力棒。距離地球約2億公里的C型小行星龍宮是“隼鳥2號”的目的地。日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)(JAXA)的官員日前表示,“隼鳥2號”現(xiàn)已成功抵達(dá)距離小行星龍宮12英里處的觀測位置,在接下來的一年半時(shí)間里,它將嘗試3次短暫的接觸著落,收集小行星樣本。(記者 唐 婷)