新研究推翻关于灶神星的长期认知

天文学家研究它，是为了寻找早期行星如何形成以及地球在婴儿期可能是什么样子的线索。

如今，密歇根州立大学参与的一项研究颠覆了这一观念。

由美国宇航局喷气推进实验室（JPL）领导的一个团队在《自然·天文学》(Nature Astronomy)上发表了一篇论文，揭示灶神星（Vesta）的内部结构比之前认为的更均匀。这些发现震惊了研究人员，他们此前一直认为灶神星是一个未能成长为完整行星的原行星。

"没有核心这一事实非常令人惊讶，"该论文的合著者、密歇根州立大学地球与环境科学助理教授赛斯·雅各布森（Seth Jacobson）说，"这是一种理解灶神星的崭新思路。"

灶神星的真正身份是什么？研究团队提出了两种需要进一步探索的假说。

第一种可能性是，灶神星经历了不完整的分异过程，这意味着它启动了使小行星形成不同层（如核、幔和壳）所需的熔化过程，但未能完成。第二种是雅各布森多年前在天文学会议上提出的一个理论——灶神星是源自我们太阳系中一颗正在成长的行星上崩裂下来的一块碎片。

在那次会议上，雅各布森希望其他研究人员考虑一种可能性，即某些陨石可能是行星形成时代碰撞产生的碎片。他将灶神星纳入他的建议之中，但当时并未认为这是一个真正的可能性。

"由于对NASA黎明号任务数据的重新分析，这个想法从一个有点傻的建议变成了我们现在认真对待的假说，"雅各布森说。

不止是小行星

大多数小行星由非常古老的球粒状物质构成，看起来像宇宙沉积砾石。相比之下，灶神星的表面覆盖着火山玄武岩。这些岩石向科学家表明，灶神星经历过一个称为行星分异（planetary differentiation）的熔化过程，在此过程中金属下沉形成核心。

NASA于2007年发射黎明号探测器（Dawn spacecraft），研究小行星带中两个最大的天体——灶神星和谷神星（Ceres）。其目标是更好地理解行星的形成。

从2011年到2012年，黎明号花了数月时间环绕灶神星运行，测量其重力场并拍摄高分辨率图像，以绘制其表面的详尽地图。在谷神星完成类似任务后，该任务于2018年结束，科学家们根据数据发表了研究结果。

雅各布森说，研究人员使用这些数据越多，他们在处理数据方面就越得心应手。他们找到了更精确校准测量的方法，从而能更清晰地描绘灶神星的构成。这就是为什么JPL高级研究科学家兼首席工程师瑞恩·帕克（Ryan Park）和他的团队决定重新处理灶神星的测量数据。

"多年来，黎明号观测灶神星得到的相互矛盾的重力数据造成了许多谜团，"帕克说，"在近十年不断改进校准和处理技术后，我们实现了黎明号深空网络无线电测量数据与星载成像数据的显著吻合。我们很高兴能确认这些数据在揭示灶神星深层内部结构方面的强大能力。我们的发现表明，灶神星的历史远比之前认为的复杂，它受到了独特过程的塑造，如中断的行星分异和晚期碰撞。"

行星科学家可以通过测量所谓的转动惯量（moment of inertia）来估算天体的核心大小。这是一个物理学概念，描述改变物体绕轴旋转的难易程度。雅各布森将此概念比作在冰上旋转的花样滑冰运动员。他们通过收拢手臂来加速旋转，伸展手臂来减速。他们的转动惯量随着手臂位置的变化而改变。

类似地，太空中拥有较大核心的天体，就像一个收拢手臂的芭蕾舞者。拥有致密核心的天体运动方式与完全没有核心的天体截然不同。借助这一知识，研究团队测量了灶神星的旋转和重力场。结果表明灶神星的行为不像一个有核心的天体，这对先前关于其形成方式的观点提出了挑战。

两种假说

这两种假说都尚未得到充分探索以排除对方，但两者都存在问题，需要更多研究来解释。虽然不完整分异是可能的，但它与研究人员长期以来收集到的陨石证据不符。

"我们非常有信心这些陨石来自灶神星，"雅各布森说，"而这些陨石并未显示出明显的不完全分异证据。"

另一种解释基于这样的观点：在类地行星形成过程中，发生了剧烈的碰撞，这些碰撞主要促使行星生长，但也产生了撞击碎片。这些碰撞抛出的物质会包含熔化形成的岩石，并且像灶神星一样，它们不会有核心。

雅各布森的实验室已经在探索行星形成时代巨大碰撞的后果。他正与他的研究生艾米丽·埃利桑多（Emily Elizondo）合作研究一个想法，即小行星带中的一些小行星是从正在成长的行星上抛出的碎片。

这个想法距离被证实还很遥远。需要创建和微调更多模型来证明灶神星是一颗正在形成的行星的古老碎片。雅各布森表示，科学家可以调整研究灶神星陨石的方式，以更深入地探究这两种假说。他们还可以运用处理黎明号任务数据的新方法进行进一步研究。

雅各布森说，这篇论文仅仅是一个新研究方向的开端。它可能永远改变科学家看待分异世界的方式。

"灶神星陨石收藏品不再仅仅是一个未能成为行星的天体样本，"雅各布森说，"它们可能是一颗古老行星在完全长成之前的碎片。我们只是还不知道那颗行星具体是哪一颗。"