新研究颠覆关于灶神星小行星的长期认知

天文学家研究它，是为了寻找早期行星如何形成的线索，以及地球在形成初期可能是什么样子。

如今，密歇根州立大学参与的研究颠覆了这一观念。

由美国宇航局喷气推进实验室（JPL）领导的团队在《自然·天文学》期刊上发表论文，揭示灶神星的内部结构比之前认为的更为均匀。这些发现令研究人员感到震惊，因为在此之前，他们一直认为灶神星是一个未能成长为完整行星的原行星。

"没有内核非常令人意外，"论文合著者、密歇根州立大学地球与环境科学助理教授塞思·雅各布森说道。"这完全是一种理解灶神星的新思路。"

灶神星的真实身份究竟是什么？研究团队提出了两个有待进一步验证的假说。

第一种可能是灶神星经历了不完整的分异过程，意味着它启动了熔融过程（该过程能使小行星形成如内核、地幔和地壳等不同分层），但未能完成。第二种是雅各布森数年前在天文学会议上提出的理论——灶神星是太阳系中一颗正在生长的行星破裂脱落下来的碎片。

在那次会议上，雅各布森希望其他研究者考虑一种可能性：某些陨石可能是行星形成时代碰撞事件产生的碎片。他提及灶神星时提出了这一设想，但当时并未认为这有真实可能性。

"由于对美国宇航局'黎明号'任务数据的重新分析，这个想法已从一个有点傻的建议，变成了我们现在认真对待的假设，"雅各布森说道。

不仅仅是小行星

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，灶神星经历了名为行星分异（planetary differentiation）的熔融过程，在此过程中金属下沉至中心形成内核。

美国宇航局于2007年发射"黎明号"探测器，旨在研究小行星带中最大的两个天体——灶神星和谷神星。目标是更好地理解行星的形成方式。

2011年至2012年间，"黎明号"花费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极其详细的表面地图。在谷神星完成类似任务后，该任务于2018年结束，科学家们陆续发表了数据分析结果。

雅各布森表示，研究人员使用这些数据的次数越多，数据处理能力就越强。他们找到了更精确校准测量值的方法，从而更清晰地揭示了灶神星的构成。这就是为什么JPL高级研究科学家兼首席工程师瑞安·朴（Ryan Park）及其团队决定重新处理灶神星的测量数据。

"多年来，'黎明号'观测灶神星得出的矛盾重力数据带来了诸多谜题，"朴说道。"经过近十年对校准和处理技术的改进，我们成功实现了'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。我们兴奋地确认这些数据有力地揭示了灶神星的深层内部结构。我们的发现表明，灶神星的历史远比之前认为的复杂，它经历了独特的过程，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转动惯量（moment of inertia）来估算天体内核的大小。这是物理学中的一个概念，描述改变物体绕轴旋转状态的难易程度。雅各布森将此概念类比为花样滑冰运动员在冰面上旋转：他们通过收拢手臂加速旋转，张开手臂则减速。手臂位置的变化改变了他们的转动惯量。

类似地，宇宙中拥有较大内核的天体，就如同收拢手臂的芭蕾舞者。拥有致密内核的天体与完全没有内核的天体运动方式不同。基于这一认知，研究团队测量了灶神星的旋转和重力场。结果显示灶神星的表现不像拥有内核的天体，这对先前关于其形成的观点提出了挑战。

两大假说

目前两个假说均未得到充分探索可以排除任一方，但都存在需要更多研究才能解释的问题。虽然不完整分异是可能的，但这与研究人员长期收集的陨石证据不符。

"我们非常有把握这些陨石来自灶神星，"雅各布森说道。"而这些陨石并未显示出不完整分异的明显证据。"

另一种解释基于这样的观点：在类地行星形成过程中，发生了多次大碰撞，这些碰撞主要促进行星生长，但也产生了撞击碎片。这些碰撞抛射物中包含熔融形成的岩石，它们像灶神星一样不会拥有内核。

雅各布森的实验室已经在探索行星形成时代巨型撞击的后果。他正与研究生艾米丽·埃利桑多（Emily Elizondo）合作研究一个想法：小行星带中的某些小行星是从正在生长的行星上抛射出来的碎片。

这个想法距离被证实还很遥远。需要创建和优化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。雅各布森说，科学家可以通过调整研究灶神星陨石的方式来深入探索任一假说。他们也可以运用处理"黎明号"任务数据的新方法进行进一步研究。

雅各布森表示，这篇论文只是新研究方向的开端。它可能永远改变科学家看待分异天体的方式。

"灶神星陨石样本不再只是宇宙中一颗未能成功变成行星的天体的样本，"雅各布森说道。"它们可能是一颗远古行星在完全长成之前的碎片。只不过我们尚不清楚它具体是哪颗行星。"