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小行星贝努巨石散热之谜解开,关键在岩石内部裂缝密布

2026-10-24 寰宇科学

美国航太总署(NASA)“欧西里斯王号”(OSIRIS-REx)探测器2018年抵达小行星贝努(Bennu)时,意外发现表面并非预期的平坦地貌,而是布满巨石。这与之前观测结果矛盾,困扰学界多年。如今团队分析带回地球的样本,终于找到答案:岩石内部密布的裂缝,正是巨石快速散热的关键。论文刊登于《自然通讯》(NatureCommunications)期刊。

早在2007年,史匹哲太空望远镜(SpitzerSpaceTelescope)就观测到贝努表面随自转进出日照时,温度变化相当迅速,代表热惯性(thermalinertia)偏低。低热惯性物质如海滩干沙,日照下快速升温、天黑后迅速降温;大块实心岩石则像混凝土,通常会长时间保留热量。布满巨石的贝努为何散热如此快,成了一大谜题。

主导样本物理与热特性分析的亚利桑那大学月球与行星实验室科学家莱恩(AndrewRyan)表示,团队原以为会有大片细颗粒风化层方 便采样,没想到放眼望去全是巨石。

团队以多种实验室技术分析贝努岩石碎片,证实岩石孔隙率确实很高,但单靠孔隙仍无法完全解释散热速度。日本名古屋大学研究人 员以锁相热成像技术,用雷射加热样本微小区域并追踪热量扩散,发现样本热惯性明显高于探测器在贝努表面的量测值,与日本“隼鸟二号”团队发现呼应,显示岩石尺寸与内部结构才是关键。

NASA詹森太空中心天体材料研究与探索科学的X光科学家ScottEckley,示范将装有小行星材料的容器放入X射线电脑断层扫描仪的过程。

为一窥岩石内部,NASA詹森太空中心人员在充满氮气的手套箱将样本封入密闭容器,再进行X射线电脑断层扫描(XCT),全程避免接 触地球环境。莱恩团队将扫描资料导入热传模拟,从单一颗粒放大至巨石尺度,成功重现探测器观测到的低热惯性。莱恩指出,岩石不只多孔,还布满裂缝,“正是拼图缺少的那块”。

这项成果的意义不限于贝努。天文学家常依小行星吸热与散热特性推估表面性质,但过去缺乏实际样本验证。研究第二作者、约翰霍 普金斯大学应用物理实验室科学家巴洛兹(RonBallouz)表示,分析同一颗小行星样本,终于能为望远镜观测结果找到实证基础。