国际团队从小行星“龙宫”样本中新发现多种有机酸

国际团队从小行星“龙宫”样本中新发现多种有机酸 日本海洋研究开发机构、美国航天局戈达德航天中心等机构的研究人员从日本“隼鸟2”号探测器采自小行星“龙宫”的样本中提取了可溶性成分，并对其进行精密的化学分析，最新鉴定出65种亲水性有机酸以及19种含氮化合物。研究人员表示，大量有机酸的发现有望成为研究生命起源的线索。比如，这次发现的丙酮酸是氨基酸的前体，苹果酸是遗传物质核酸的前体，而柠檬酸是生命体能量代谢不可缺少的物质。研究人员还对两个采样点有机物的轻元素（碳、氮、氢、氧、硫）丰度和稳定同位素的组成等进行综合分析，总结了水、有机物和矿物相互作用的化学演化记录，他们推断小行星“龙宫”曾经富含水。小行星“龙宫”在地球和火星之间的轨道上运行，直径约1千米，被认为含有水和有机物，比小行星“丝川”更为原始。研究人员希望通过分析采集到的小行星样本，解答太阳系形成和生命起源的若干谜题。 ... PC版： 手机版：

科学家解码小行星"龙宫"的彗星有机物质

科学家解码小行星"龙宫"的彗星有机物质 研究小组成员包括东北大学研究生院理学研究科地球科学系助理教授 Megumi Matsumoto。他们的详细研究结果最近发表在《科学进展》（Science Advances）杂志上 。(左）在"龙宫"样本表面发现的熔体飞溅。熔体飞溅呈圆形。(右图）熔融喷溅物的 CT 切片图像，显示其内部存在大量空隙。资料来源：Megumi Matsumoto et al.小行星"龙宫"没有保护大气层，其表层直接暴露在太空中。太空中细小的行星际尘埃会撞击小行星表面，导致小行星表面物质成分发生变化。松本和她的同事们发现，样本表面含有小的"熔体飞溅"，大小从5微米到20微米不等。这些熔体飞溅是彗星尘埃的微流星体轰击"龙宫"时产生的。松本说："我们的三维 CT 成像和化学分析显示，熔体飞溅物主要由硅酸盐玻璃组成，其中有空隙和小的球形硫化铁夹杂物。熔体飞溅的化学成分表明，"龙宫"的含水硅酸盐与彗星尘埃混合在一起。"在熔融喷溅物中发现的碳质材料。碳质材料呈现海绵状质地，含有小的硫化铁夹杂物。这与彗星尘埃中发现的原始有机物类似。资料来源：Megumi Matsumoto et al.在撞击引起的加热和快速冷却过程中，"龙宫"表面物质和彗星尘埃的混合和熔化形成了熔体飞溅。这些空隙相当于从含水硅酸盐中释放出来的水蒸气，随后被熔体飞溅物捕获。分析还揭示了熔体飞溅物中具有丰富纳米孔隙和硫化铁夹杂物的小型碳质材料。碳质材料在质地上类似于彗星尘埃中的原始有机物，但它们缺乏氮和氧，因此在化学性质上与有机物不同。松本补充说："我们认为，碳质材料是在撞击引起的加热过程中，通过氮和氧等挥发性物质的蒸发，由彗星有机物形成的。这表明彗星物质是从外太阳系被传送到近地区域的，这些有机物质可能是生命的小种子，曾经从太空被传送到地球。"展望未来，研究小组希望通过对"龙宫"样本的研究，找到更多的熔体飞溅物，从而进一步了解原始太空物质流入地球的情况。编译来源：ScitechDailyDOI: 10.1126/sciadv.adi7203 ... PC版： 手机版：

DART探测器的撞击明显改变了小行星Dimorphos的形状

DART探测器的撞击明显改变了小行星Dimorphos的形状 世界上首次行星防御实验被认为是一次胜利：小行星的轨道缩小了 33 分钟，远远超过了 73 秒的最小临界值。但是，DART 小组当时并没有意识到，Dimorphos 对这一击的反应有多么怪异。本周一发表在《自然-天文学》（Nature Astronomy）上的一项新研究得出结论：DART重创了Dimorphos，以至于这颗小行星改变了形状。对撞击的模拟表明，飞船的牺牲并没有挖掘出一个正常的碗状陨石坑。相反，它留下了一个类似凹痕的东西。虽然人工撞击将数百万吨的岩石炸入太空，但大量的岩石又像巨大的潮水一样飞溅到它的两侧。它拓宽了Dimorphos，把它从一个蹲伏的球体变成了一个平顶的椭圆形就像一颗 M&M 糖果。这颗小行星之所以像流体一样，是因为它的成分很特殊。瑞士伯尔尼大学的行星科学家、本研究的第一作者萨宾娜-拉杜坎（Sabina Raducan）说，这颗小行星并不是坚固的连续岩石，而更像是"一堆沙子"。当一个面包车大小的航天器飞到它面前时，这颗靠自身引力勉强支撑在一起的低密度小行星绝不会做出直接的反应。没有参与这项研究的北亚利桑那大学观测工作组组长克里斯蒂娜-托马斯（Cristina Thomas）说，Dimorphos的反应"完全超出了我们日常生活中所理解的物理学范畴"。而"这对行星防御有着深远的影响"。2022年9月26日，小行星Dimorphos在撞击前几秒钟，由小行星直接重定向试验的相机拍摄的10张最终全画幅图像组成的景象。模拟碰撞后的碎片羽流DART 表明，一个微小的航天器可以使小行星偏转。但这项研究表明，过于猛烈地撞击类似的不连贯的太空岩石有可能使其破碎，而在真正的小行星紧急情况下，这可能会产生多个撞击地球的小行星。行星防御作为一个概念，显然是可行的。"哈佛大学和史密森尼天体物理学中心的小行星动力学研究员费德丽卡-斯波托（Federica Spoto）说："我们知道我们能做到。"但我们必须做对。选择 Dimorphos 作为 DART 的目标有很多原因。其中最重要的一个原因是它的尺寸：它的直径为 530 英尺，与石质小行星的常见变体大小正好吻合，可以轻而易举地摧毁一座城市。由于Dimorphos非常小，因此从地球上很难对其进行观测，在DART航天器接近终点时近距离瞥见它之前，人们对它知之甚少。但许多科学家都怀疑它是一个碎石堆，是一些间距很近的巨石的集合体。意大利卫星在 2022 年捕捉到了与 DART 航天器碰撞后产生的一缕碎片为数不多的太空任务曾访问过大小相似的小行星，即使是那些地质成分不同的小行星，也发现它们缺乏凝聚力。这使得它们的行为很奇怪。例如，当美国国家航空航天局的OSIRIS-REx太空船短暂降落在碎石小行星贝努的表面以采集样本时，它几乎完全陷了进去，就像陷入了一个塑料球坑。DART 的碰撞将 Dimorphos 击退如此之多，这表明，即使事先对这类小行星的特性基本一无所知，也能成功偏转它们。但是，地面望远镜、空间天文台和 LICIACube（与 DART 航天器一起搭载的一颗小卫星）的早期观测结果表明，Dimorphos对这种星际破坏行为做出了意想不到的反应。大量物质被抛出，Dimorphos很快就被成群的巨石所包围，并被一条长达2万英里的彗星状尾巴拖曳着，这条尾巴持续了数月之久。Dimorphos还会带来什么惊喜呢？欧洲航天局的赫拉（Hera）任务将于今年 10 月发射，并于 2026 年底抵达，对这颗小行星残骸进行勘测。 ... PC版： 手机版：

从小行星“取土”建太空农场，靠谱吗？

从小行星“取土”建太空农场，靠谱吗？ 国际宇航联空间运输委员会副主席杨宇光对科技日报记者表示：“利用小行星上可能富含营养的土壤建造太空农场，这是一个很有趣的想法，但面临技术和成本两方面的难题。”“隼鸟2号”带回的“龙宫”小行星的土壤样本。图片来源：日本宇宙航空研究开发机构小行星土壤做“肥料”俗话说，春种一粒粟，秋收万颗子。但并非仅向月球和火星的砂土中撒种，植物就能茁壮成长。杨宇光说：“植物生长离不开水、碳和其他养分等成分。”中村英三认为，月球砂土比地球土壤所含的水、碳和其他养分要少，植物栽培和生物生存都很困难。美国佛罗里达大学曾进行过测试，在月球砂土中栽培拟南芥，尽管种子发芽了，但过了数周便长势不良。至于火星，杨宇光介绍说：美国国家航空航天局（NASA）此前称，其火星勘测轨道飞行器在火星土壤中发现了高氯酸盐。而高氯酸盐可谓是“植物杀手”，会降低植物叶片中叶绿素的含量，还会降低植物根系的氧化能力，让植物无法吸收足够的营养。但小行星上的土壤或可被改良为“肥料”。据日本《朝日新闻》网站报道，2020年“隼鸟2号”探测器将小行星“龙宫”的砂土样品带回地球。分析显示其中氢、碳和有机物的占比高于地球土壤中的占比。中村英三团队利用模拟“龙宫”砂土成分的土壤和水，成功栽培了芝麻菜和水菜。找出合适的小行星不同种类的小行星砂土所含成分不同，科学家必须找出能提供“肥料”的小行星，但太空中小行星的数量太多了。NASA的统计数据显示，目前科学家已经发现的小行星约有130万个，其中靠近地球和月球的天体超过3.2万个。随着观测技术的进步，未来会有更多小行星闯入人们的视野。但是，含有像“龙宫”那样土壤成分的、已被详细查明的小行星数量不足20个。英国《新科学家》杂志的报道指出，已知碳质或“C型”小行星上富含有机化合物。新西兰林肯大学的迈克尔·毛特纳直接用来自“C型”小行星的材料种植出了可食用的植物。毛特纳指出，这些小行星的陨石坠落到地球上，他只是把陨石磨碎，然后加水，种在其中的植物就能生长了。那么，如何将小行星上的砂土或其他营养物质搬运到月球或者火星上呢？如果只需一些较少数量的砂土，利用“隼鸟2号”和“冥王号”探测器的样品回收技术即可。但如需要大量“肥料”土壤，则可能要“捕捉”整个小行星。NASA过去曾提出两种“捕星术”：一是在太空船上安装一个直径约15米的“大袋子”，像网兜捕捉蝴蝶那样兜住小行星，将其运送到月球附近。二是派一艘太空船飞到较大小行星旁，利用机器爪从其身上“掐下”一块带走。面临极大不确定性要实现太空农场构想，科学家还必须认真调查小行星土壤中的盐分和重金属含量，以及宇宙射线可能带来的影响。中村英三等人设想，为避免太空辐射的影响，月球农场可设计成封闭空间，也可利用发光二极管等人造光培育植物。而在建造火星农场时，火星大气中富含的二氧化碳可用于植物不可或缺的光合作用。杨宇光强调，就像在地球上建立南极科考站一样，在月球或火星上建造永久性的科考基地，对于宇宙探索和了解地球本身都至关重要。由于月球或火星基地一般只有少数科考人员，大多数用于培育植物的土壤可从月球或火星原位获取，经过处理后可适合植物栽培。如果能够原位利用资源，那将是最好的选择。杨宇光进一步表示，尽管有些小行星的土壤中可能富含非常多的营养成分，但在小行星上采集土壤目前仍面临技术和成本两大挑战。例如，“隼鸟2号”耗资1.5亿美元，采集的样品也只有5.4克。而且，如何克服小行星上的微重力，让探测器更好地降落其上也面临极大的挑战。说起成本，杨宇光说：“即便人类的运载火箭运输成本能够成百倍降低，小行星与月球或火星之间的物资运输依然复杂且昂贵。与从地球直接运送相比，从小行星获取这些组分在成本上是否合算，具有极大的不确定性。” ... PC版： 手机版：

微流星体轰击与磁场：解码行星际空间对小行星龙宫的影响

微流星体轰击与磁场：解码行星际空间对小行星龙宫的影响 研究人员分析了隼鸟2号宇宙飞船从小行星龙宫采集的样本，揭示了有关空间风化和磁性的新见解。(研究的概念图）资料来源：Yuki Kimura研究利用穿透样品的电子波来揭示样品结构、磁性和电性的细节，这种技术被称为电子全息技术。隼鸟2号于2018年6月27日抵达小行星龙宫，在两次精巧的着陆过程中采集了样本，然后于2020年12月将抛落的样本送回地球。该航天器目前正在继续其太空之旅，计划于 2029 年和 2031 年对另外两颗小行星进行观测。从龙宫样本上切割下来的磁铁矿（圆形颗粒）微粒。(A) 明场透射电子显微镜图像。(B) 通过电子全息技术获得的磁通量分布图像。在颗粒内部看到的同心圆条纹与磁力线相对应。它们被称为涡旋磁畴结构，比普通硬盘更稳定，可以记录超过 46 亿年的磁场。图片来源：Yuki Kimura 等人《自然-通讯》。2024 年 4 月 29 日直接从小行星上采集样本的一个好处是，研究人员可以借此研究小行星暴露在太空环境中的长期影响。来自太阳的高能粒子"太阳风"和微流星体的轰击造成了被称为空间风化的变化。利用自然降落在地球上的大多数陨石样本无法精确地研究这些变化，部分原因是它们来自小行星的内部，另一部分原因是它们在大气层中的炽热降落所产生的影响。木村说："我们直接探测到的空间风化特征将使我们更好地了解太阳系中发生的一些现象。他解释说，早期太阳系的磁场强度随着行星的形成而减弱，测量小行星上的残余磁化可以揭示太阳系早期阶段的磁场信息。"分布在伪磁铁矿周围的铁纳米颗粒。(A) 用扫描透射电子显微镜拍摄的暗场图像。(B) 相应的铁分布图像。白色箭头表示铁纳米颗粒。(在伪磁铁矿中看不到磁场线，而在铁颗粒内部可以看到同心涡状磁畴结构，如黑色箭头所示。资料来源：Yuki Kimura 等人，《自然-通讯》。2024 年 4 月 29 日木村补充说："在今后的工作中，我们的研究结果还有助于揭示无空气天体表面的相对年龄，并有助于准确解读从这些天体获得的遥感数据。"一个特别有趣的发现是，由磁铁矿（一种氧化铁）组成的被称为framboids的小矿物颗粒完全失去了正常的磁性。研究人员认为，这是由于与直径在 2 到 20 微米之间的高速微流星体发生碰撞所致。这些微流星体被数以千计的金属铁纳米粒子所包围。未来对这些纳米颗粒的研究将有望揭示小行星长期经历的磁场。木村总结说："虽然我们的研究主要是为了获得基本的科学兴趣和理解，但它也有助于估计太空尘埃高速撞击机器人或载人航天器可能造成的退化程度。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

NASA的小行星“贝努”样本采集任务大大超越了预期目标

NASA的小行星“贝努”样本采集任务大大超越了预期目标 装有小行星贝努最终材料的八个样品盘的视图。尘埃和岩石从"即触即取"样品采集机制（TAGSAM）头的顶板倒入样品盘。这次倾倒收集了 51.2 克，使小行星样本的最终质量达到 121.6 克。图片来源：NASA/Erika Blumenfeld 和 Joseph Aebersold美国国家航空航天局的 OSIRIS-REx航天器于 2023 年 9 月 24 日返回地球时，从小行星贝努采集到了4.29 盎司（121.6 克）的物质；这是迄今为止在太空中采集到的最大的小行星样本，是任务要求的两倍多。任务团队需要至少 60 克的材料才能实现任务的科学目标，而这一数量在"即触即取"样本采集机制（TAGSAM）头部完全打开之前就已经超过了。2023 年 10 月，休斯顿美国宇航局约翰逊航天中心天体材料研究与探索科学部（ARES）的样品采集处理人员得以从放置 TAGSAM 头的大罐子内以及 TAGSAM 头本身的胶袋挡板内采集到小石头和灰尘。OSIRIS-REx天体材料处理人员（从左至右）Rachel Funk、Julia Plummer和Jannatul Ferdous准备抬起Touch-and-Go样品采集机制（TAGSAM）头的顶板，将最后一部分小行星岩石和尘埃倒入下面的样品盘中。资料来源：美国国家航空航天局/罗伯特-马科维茨2023 年 10 月下旬，TAGSAM 头部的拆卸工作暂停，因为研究小组遇到了两个顽固的紧固件，使他们无法完成拆卸工作，以揭示内部的最终样本。在设计、生产和测试了新工具之后，ARES 馆藏工程师于 1 月份成功拆除了紧固件，并完成了 TAGSAM 头的拆卸工作。剩余的贝努样本被揭开，并被小心地倒入楔形容器中。从中收集到 1.81 盎司（51.2 克）。加上之前测量到的 2.48 盎司（70.3 克）和在倒入容器外收集到的其他颗粒，本努样本的总质量为 4.29 盎司（121.6 克）。为未来研究留下遗产美国国家航空航天局将在约翰逊保存至少 70% 的样本，供世界各地的科学家，包括后代人进一步研究。贝努的材料将从美国国家航空航天局约翰逊的储存库中装入集装箱，分发给研究人员进行研究。作为 OSIRIS-REx 任务的一部分，全球 200 多名科学家将共同探索碎石的特性，其中包括来自许多美国机构、NASA 合作伙伴JAXA（日本宇宙航空研究开发机构）和 CSA（加拿大航天局）等的研究人员。今年春季晚些时候，策展团队将发布 OSIRIS-REx 样品目录，这将使小行星样本可供全球科学界索取。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：