當 NASA OSIRIS-REx 探測器在 2018 年抵達貝努小行星(101955 Bennu)時,一幕出乎意料的景象震驚了科學界。根據先前透過史匹哲太空望遠鏡等地面觀測資料,科學家原以為這顆直徑約 492 公尺的近地小行星表面會相對平滑,然而探測器傳回的影像卻顯示,貝努表面布滿了崎嶇的巨石,與預期大相徑庭。這個看似矛盾的現象,直到 OSIRIS-REx 探測器將寶貴的樣本帶回地球後,才終於迎來了科學上的解答。
表象
長久以來,科學家對貝努小行星的熱特性存在著一個難以解釋的謎團。早在 2007 年,NASA 史匹哲太空望遠鏡的觀測就指出,貝努小行星的熱慣性極低,這意味著其表面會像地球沙灘一樣,隨著日夜變化迅速升溫與冷卻。這種低熱慣性通常與細緻、平滑的表面有關。然而,當 OSIRIS-REx 探測器實際抵達貝努時,其表面卻是巨石遍布,這與低熱慣性的預測產生了明顯的衝突,因為按理說,大塊岩石在日落後應能持續散熱,而非快速冷卻。
真相
謎團的關鍵線索,來自於 2023 年 OSIRIS-REx 探測器成功送回地球的貝努小行星樣本。亞利桑那大學圖森分校月球與行星實驗室的科學家安德魯·瑞安(Andrew Ryan)所領導的團隊,利用多種先進實驗室分析技術,對這些珍貴的砂石進行了深入研究。他們發現,貝努小行星的岩石確實具有足夠的孔隙率,這部分解釋了觀測到的熱量損失。然而,事情並非如此簡單,參與這項計畫的日本名古屋大學,透過鎖相熱成像技術分析樣本後,卻測得樣本的熱慣性值,竟然比 OSIRIS-REx 探測器在小行星現地測量到的數值還要高,使得謎團再次升溫。
各方角力
為了解決這個新的矛盾,並確保小樣本的測量資料能精確地套用到整個小行星本體,美國太空總署林登·約翰遜太空中心(Lyndon B. Johnson Space Center)的團隊採取了關鍵步驟。他們將小行星樣本小心翼翼地裝入特製的容器中,如同為其穿上「太空衣」,使其與地球環境完全隔絕,隨後利用 X 射線電腦斷層(XCT)掃描技術進行分析。XCT 獲得的資料得以建立岩石樣本內部孔隙與裂縫的 3D 數位檔案。瑞安團隊利用這些詳細資料,進一步模擬岩石樣本的熱流與熱慣性。當模擬程式將材料尺度放大到小行星表面岩石的實際大小時,計算出的熱慣性結果,終於與 OSIRIS-REx 探測器實際測得的貝努小行星整體數據完美吻合。這項突破性分析揭示,史匹哲太空望遠鏡和 OSIRIS-REx 探測器所測量到的貝努小行星「低熱慣性」特性,其背後真正的驅動因素,正是這些岩石內部錯綜複雜的裂縫網絡。
深層影響
這次 OSIRIS-REx 探測任務的成果,不僅解開了貝努小行星表面的謎團,更對行星科學界產生了深遠的影響。約翰霍普金斯大學應用物理實驗室科學家、同時也是這項研究論文的第二作者羅恩巴盧茲(Ron Ballouz)對此表示:
這項工作改變了科學家從地球觀測到小行星熱特性來解釋結構的方式。我們終於可以分析這些樣本,為那些望遠鏡觀測的小行星性質奠定基本的理解。
這意味著,未來科學家在利用望遠鏡觀測遙遠小行星時,將能更精確地解讀其表面特性,而不僅僅停留在表象。透過對真實樣本的深入研究,我們得以建立更堅實的理論基礎,理解這些太陽系早期遺留下來的天體,它們的形成與演化過程。
未解之問
儘管貝努小行星崎嶇表面的謎團已然揭開,這項發現也引導我們走向更深層的思考:這些岩石內部廣泛的裂紋網絡是如何形成的?是源於小行星的吸積過程,還是後續的太空風化、熱應力循環,甚至是與其他天體的撞擊?而這些裂縫在小行星的長期演化中,又扮演了怎樣的角色?隨著未來更多小行星樣本的採集與分析,我們能否更全面地描繪出這些宇宙碎片的生命週期,甚至追溯太陽系早期更為混亂且充滿變數的歷史圖景?這無疑是科學界未來持續探索的關鍵課題。




