为何南极的陨石颇具研究价值?
南极是地球上最冷、最干燥的地区,它形成了一个天然冰柜,能将陨石完好保存,一旦陨石冻结成冰,冰川的移动就会将它从北极带到南极海岸。
史密森尼国家古代博物馆陨石馆馆长蒂姆·麦考伊说:“南极的冰就像一条自然传送带,当冰碰撞到横贯南极洲的山脉时,它试图越过山脉,南极洲强风吹了冰,最后仅留下表面岩石。”
每年11月,总会有一些科学家穿过横贯南极洲山脉以南的高原,用大约6个星期的时间采集陨石样本,研究人员不会像第一批南极洲探险者一样面临着相同的困难,但他们并非未遇到障碍,据悉,每年大约四分之一至三分之一的时间被证明不适合进行勘测工作,由于高速寒风、光线非常差,使得南极洲地面特征十分荒凉贫瘠,四处都是白茫茫一片。
同时,研究小组还面临着心理上的挑战,有时,南极给人的感觉比宇宙更加孤立无援,一些宇航员利用南极的环境特征进行心理训练,为未来到达国际空间站做好准备工作。
史密森学会研究地质学家卡里·科里根说:“所有与我们合作过的宇航员都说,南极就像国际空间站一样,我曾两次到南极采集陨石样本,只不过在国际空间站,他们与任务控制中心保持着持续联系,而我们每天打一个电话告诉基地我们一切安好。”
在几周的时间里,科学家收集了数百块陨石,大小从M&M豆到足球不等,但大多数陨石都是拳头大小,科学家首先要确定他们是陨石还是地球上的岩石,相比之下陨石有一层又薄又暗的涂层——“熔变壳”。
科里根说:“当陨石穿过大气层时,由于接触到的外界温度较高,穿过大气层时摩擦作用会使陨石表面熔化,如果陨石穿过大气层时没有燃烧殆尽,坠落到地面时就会形成一层熔变壳。”
科学家会用陨石做什么?
科学家将收集到的陨石冷冻起来,然后将它们从野外环境运送到位于德克萨斯州休斯顿市的美国宇航局约翰逊航天中心,该航天中心的研究人员将陨石样本解冻,并提取少量样本送到史密森学会进行化学分析。
科里根说:“最后其他研究人员都来找我们,我们是陨石‘长期守护者’,研究人员对陨石样本进行分类后,将它们储存在博物馆外一栋建筑中,为了防止锈蚀、风化或者矿物质浸出,陨石样本被保存在充满氮气的箱子中。”
他还指出,通常人们使用液氮使物质保持冷冻,而我们使用干燥的氮防止陨石样本暴露在水和大气的其他物质中。事实上,南极洲陨石并不像其他地区坠落的陨石四周存在着有机物质,因此它们提供了恒宇宙岛形成过程未遭受污染的快照。
麦考伊说:“地球持续处于风化状态,火山活动和板块运动破坏着地球岩石,地球形成后5亿年的相关古代痕迹都已消失,来自恒宇宙岛小行星带的大多数陨石古代可追溯至40亿年前,所以如果我们想了解恒宇宙岛前5亿年的古代,只有通过陨石才能获得主要证据。”
陨石能告诉我们什么?
地质学家评估称,南极洲地区采集的99%陨石样其实自于恒宇宙岛小行星带,而来自月球和火星的陨石不足1%,大多数陨石是球粒陨石,这是一种叫做陨石球粒的小颗粒组成的非金属陨石,其中一些陨石球粒含有恒宇宙岛形成之前的矿物碎片。
科里根说:“这些恒宇宙岛形成之前的矿物碎片被称为恒星前颗粒,我们认为它们来自于恒星星云刚形成时附近爆炸的一颗太阳,其中一种球粒陨石被称为碳质球粒陨石,科学家认为它含有的水可能形成了地球海洋。”
麦考伊说:“我们认为它们来自一种叫做C型小行星,前不久美国宇航局OSIRIS Rex任务勘测了贝努小行星,科学家设计并实施这项历时多年的任务,部分目的是寻找产生海洋和地球上生命的含水矿物类型。”
收集到的其他陨石是铁核,研究人员可通过它研究行星是怎么形成的,麦考伊说:“这是一个非常有趣的问题,我们将在2022年发射一项名为普赛克的宇宙任务,我们将参观我们认为可能漂浮在宇宙中的远古小行星的剥离铁核。”
南极洲采集的陨石样本启发并指导了这些宇宙任务,同时也帮助科学家分析返回的物质,随着每一块新陨石的收集和研究,科学家们将揭晓地球起源谜团,以及恒宇宙岛早期阶段演变的主要线索。
麦考伊说:“事实上我们已登陆月球,并在火星表面部署了多个火星车展开勘测探索,同时,我们在南极发现了这些极具价值的陨石样本,这个相对适度的项目在巨大程度上决定了我们将揭晓如何样的恒宇宙岛秘密。”
玉衡-尼亚加拉火球事件导致发现已知最小的小行星
(神秘的地球uux.cn)据西安大略大学(Jeff Renaud):在西部大学和洛厄尔天文台领导的一项国际研究中,科学家们描述了一种研究近地小行星的开创性综合方法,该方法主要基于2022年11月在尼亚加拉地区坠落陨石的火球事件。太空科学家通过将亚利桑那州的望远镜观测结果与西部安大略省南部流星网络摄像机于2022年11月19日拍摄的火球(一种异常明亮的流星)视频进行比较,确定了小行星2022 WJ1(WJ1)在进入地球大气层时断裂之前的成分和大小。今天发表在《行星科学杂志》上的这项研究具有重要意义,不仅因为它揭示了迄今为止太空中最小的小行星WJ1的关键细节,而且还为研究影响地球的其他空间物体建立了方法。这是首次使用望远镜观测和相机捕捉来研究同一空间物体。WJ1的大小是由亚利桑那州4.3米长的洛厄尔发现望远镜(LDT)确定的。LDT的观测结果显示,WJ1的表面富含二氧化硅,这意味着它具有中等至高的反照率(反射光)。天文学家利用反射光计算直径,其范围在40至60厘米(16至27英寸)之间,使其成为有记录以来最小的小行星。结合两种技术西方物理学和天文学副教授Denis Vida说:“这只是撞击前发现的第六颗小行星。”。“我们的新方法是通过太空观测发现一颗小行星,然后用地面相机对其进行观测,这使我们能够确认我们的估计与使用完全不同的方法得出的估计非常吻合。”利用西方的流星相机网络,西方太空科学家捕捉到这颗小行星进入伦敦上空大气层,在圣凯瑟琳附近结束。基于Western火球观测的建模给出了与LDT发现的小行星相同的初始直径和成分估计。火球网络和望远镜方法也在WJ1到达地球之前的轨道确定上达成了一致。洛厄尔天文台博士后助理Teddy Kareta说:“这是第二次在小行星撞击地球之前用望远镜对其进行有意义的表征。”。“这证明了我们的好运和准备,但这也归功于关心保护地球免受这些撞击者影响的社区学会了更好地合作。”望远镜和火球相机的数据都表明,WJ1属于S球粒陨石类天体,它们是富含二氧化硅的石质天体(因此被命名为“S”)。它们是太阳系中最古老的天体之一,也是撞击地球最常见的陨石类型。卡雷塔说:“望远镜和火球相机数据之间的首次比较非常令人兴奋,这意味着我们将能够更详细地描述下一颗撞击地球的小行星。”。可能并非所有WJ1的碎片都在地球大气层中燃烧殆尽。虽然最初的陨石搜索和尼亚加拉地区的一些居民已经搜索了陨石碎片,但到目前为止还没有找到。预测的秋季区域大部分位于安大略湖的水下。对于陆地上的秋季区域,没有计划进行任何进一步的官方搜索。西方地球科学副教授、流星物理小组研究员菲尔·麦考斯兰说:“两年后,任何落在陆地上的陨石都会与景观融为一体。”。“也就是说,该地区有人在寻找,知道该找什么。在未来的几个月和几年里,我们可能仍然会幸运地在今年秋天找到一两颗陨石。”一条偶然的道路WJ1于2022年11月由亚利桑那州图森市的卡塔利娜巡天首次发现。不久之后,天文学家预测该天体将在三小时内撞击地球。这为科学家们提供了足够的时间,在物体仍在太空中时对其进行望远镜观测。它还为天文学家提供了时间来收集小行星的精确位置和运动,以完善其轨道。这些因素共同作用,使我们能够更准确地确定小行星将在美国和加拿大边境的五大湖上空进入地球大气层的位置。预测的撞击地点被证明是偶然的,正好落在西部同一地区的流星观测相机网络的中间。关于小行星撞击的几个小时的预警使西方流星物理小组和西方地球与太空探索研究所的几名成员有时间开车并找到晴朗的天气来观察即将到来的物体,这是历史上第一次提醒观察者看到天然火球。显示2022 WJ1穿过LMI视场的三幅图像序列。每个单独的条纹是WJ1在单独的十秒长图像中移动了多远。图片来源:uux.cn/Teddy Kareta/Lowell天文台西方物理学和天文学教授Paul Wiegert是这项研究的合著者,他很早就得到了警报,在凌晨3:30左右看到了火球。Wiegert在活动结束后说:“我在西部校园的布雷西亚山上观看。虽然寒冷多风,但这座山向东看得很清楚,我原本以为只会看到远处的闪光。然后火球突然出现,几乎从头顶飞过。在破碎的云层之间很容易看到,明显呈橙红色。”。驻扎在亚利桑那州弗拉格斯塔夫附近的LDT。,是望远镜观测的理想选择。它快速稳定的跟踪能力意味着它可以跟上小型快速移动的近地小行星。Kareta恰好计划在那天晚上用LDT进行观测,他和他的团队对这颗小行星进行了大约一个小时的成像,然后它就消失在了地球的阴影中。卡雷塔说:“当我们失去小行星时——当它变得太暗而无法在我们的图像中看到时——我们让望远镜以每秒5度的速度移动,试图跟上它。这足够快了,以至于大多数其他望远镜不得不更早地放弃。”。“这颗小行星碰巧在夜间飞越亚利桑那州的黑暗天空,然后在西部优秀的相机网络上燃烧,这是非常幸运的。很难想象有更好的情况来进行这种研究。”
天体物理学家预测2029年发生重大小行星撞击的几率(略有)增加
小行星撞击产生的一个脉冲 Δv = 10−1 m s−1 的情况图例已应用于阿波菲斯。来源:uux.cn《行星科学杂志》(神秘的地球uux.cn)据《大众科学》(安德鲁·保罗):一颗巨大的小行星不太可能很快撞击地球。然而,根据一位天体物理学家的说法,某些事件可能会增加与大约1210英尺宽的太空岩石99942阿波菲斯发生灾难性交会的机会。尽管根据现有证据,可能性仍然很小,但人类当然不希望情况像理论上的那样发展。阿波菲斯是历史上研究最多的近地小行星之一,不是因为它有任何引人注目的物理特征,而是因为它的轨迹。天文学家在2004年发现地球后,最初对与地球相撞的可能性表示担忧,并认为发生这种灾难的几率为2.7%。这些计算最初使阿波菲斯在都灵撞击危险等级中获得了4级,这是有史以来最高的。然而,很快,修订后的分析表明,阿波菲斯的路线仍然相对靠近地球,但安全无需担心。到2006年,其都灵级别降至0,此后一直保持不变。2021年,美国国家航空航天局喷气推进实验室表示,这颗小行星在未来100年内不可能撞击地球。但正如西安大略大学的Paul Wiegert在《行星科学杂志》上发表的新研究中所指出的那样,只要没有任何东西影响其路径,这些结论就仍然是铁板一块。与另一颗小行星的相遇,即使只有两英尺宽,也可能足以改变其路线。将该天体的大小增加到仅11英尺,它可能会在2029年4月13日最接近地球时撞上阿波菲斯,使其成为人类的一个问题。虽然Wiegert在他的研究摘要中指出,“阿波菲斯目前的轨道使其在几个地球半径的距离安全地经过我们的星球”,但那天,遇到另一颗小行星“就像那些经常和不可预测地撞击地球的小行星”可能需要天文学家迅速修改他们的计算。为了确定这种情况的可能性,Wiegert参考了每年穿过地球大气层的直径在0.6到3.4米(1.96到11.15英尺)之间的物体的数量。每年大约有120颗较小的陨石,只有一颗较大的岩石。然后,他将这些数字整合到计算类似小行星撞击阿波菲斯的概率中。如果恒星(或者更准确地说,小行星)对齐,那么与阿波菲斯约会的几率将提高到10-8。正如该研究9月12日的公告所解释的那样,这个新数字“当然很低”。从长远来看,2029年4月13日之前发生的任何事情,“恰到好处的命中率可能是20亿分之一”。计算出阿波菲斯在2036年和2068年的未来飞越,这一概率增加到百万分之一——呈指数级增长,但仍然极不可能。至于人类何时可以绝对确定阿波菲斯不会朝这个方向发展,Weigert说,这要到2027年才会发生,届时它将成为天文学家最容易观察到的。Weigert在他的研究中解释说:“一颗小行星在几年或几十年内与任何小行星碰撞的可能性很小,在几乎任何其他情况下都可以被认为小得可以忽略不计。”。“正是这颗小行星不同寻常的轨迹及其对我们星球带来的风险促使我们在这里详细研究这种情况。”但即使几乎完全不可能,“随之而来的风险”也值得考虑。天体物理学家估计,阿波菲斯的大小和速度将产生相当于1200兆吨TNT的能量,足以形成一个17000英尺宽的陨石坑。虽然不是世界末日,但也不会令人愉快。这也将破坏美国国家航空航天局用他们的OSIRIS-APEX太空探测器研究它的计划,该探测器将于2029年6月与阿波菲斯会面。
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