詹姆斯·韦伯望远镜探测到无价、富含金属的小行星Psyche上的锈迹

富含金属的小行星Psyche的插图。詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据表明，普赛克上的羟基可能与小行星表面的金属结合，形成铁锈。（图片来源：uux.cn美国国家航空航天局/加州理工学院喷气推进实验室/亚利桑那州立大学）

（神秘的地球uux.cn）据美国生活科学网站（Deepa Jain）：科学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜（JWST）在神秘的富含金属的小行星Psyche（普赛克）上发现了一种水成分。这些发现表明，水合作用以铁锈的形式存在，可能会揭示这个神秘物体是如何形成的。

小行星16 Psyche在火星和木星之间的主小行星带上非常不寻常。这个土豆形状的物体最宽可达173英里（280公里），曾被认为是全金属的。Psyche的超光滑表面使研究人员认为，这颗小行星可能是星子（行星的组成部分）富含铁的心脏，并可能揭示地球和其他类地行星是如何形成的。一些人认为这颗小行星的稀有金属成分价值10万亿美元，这是太空中的一座金矿。

事实上，关于岩石成分的这一假设正是美国国家航空航天局正在进行的Psyche任务的动机。该卫星于2023年10月发射，预计将于2029年抵达小行星，对其进行深入研究。

但所有闪闪发光的东西都不是金子，甚至不是金属。在过去的十年里，关于普赛克密度和反射光谱的新数据——小行星表面反射的不同波长阳光的强度——表明它很可能是一个硅酸盐和金属的混合世界。

2017年，研究人员发现了另一种成分的诱人痕迹：水。红外区域的光谱，在我们感知为热但看不见的长波长处，显示了羟基单元的特征——OH分子，它是水的一部分。

这些结果表明，普赛克的表面可能含有少量的水，无论是冰还是水合矿物质。但结果尚无定论，因为使用美国国家航空航天局位于夏威夷的地面红外望远镜设施收集的光谱可能已被地球大气层中的水污染。此外，研究人员还没有从略高的红外波长中找到更明确的水特征。哈佛和史密森天体物理中心的行星科学家、研究作者斯蒂芬妮·贾马克在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，这一特征帮助其他天文学家“在月球上发现了广泛的分子水，但尚未用于小行星”。

詹姆斯·韦伯太空望远镜的艺术家插图。（图片来源：uux.cn/Alamy）

为了确定Psyche是否真的有水，Jarmak和来自美国和德国几个研究所的科学家转向了JWST的两种红外传感仪器：近红外光谱仪（NIRSpec）和中红外仪器（MIRI），它们可以分别检测更短和更长的红外波长。通过在2023年3月将这些仪器对准小行星，科学家们收集了普绪客北极反射的光谱快照，该北极当时正对着望远镜。他们的研究结果已被《行星科学杂志》接受，并可通过arXiv作为预印本获得。

NIRSpec数据显示了羟基特征，证实了它在小行星上的存在。更重要的是，Jarmack指出，高质量的数据允许与其他陨石的羟基特征进行比较，揭示出Psyche的羟基特征与某些含锈、富含碳的陨石的特征相似。这一发现使研究人员得出结论，羟基与Psyche上的金属结合，形成铁锈。

但MIRI数据缺乏水的决定性特征。尽管如此，研究人员不能排除水的存在，因为它可能存在于JWST看不到的Psyche的其他部分。也有可能存在水，但浓度低于MIRI的检测限值，使其不到月球上水浓度的一半，月球本身在2.25磅（1公斤）的土壤中只相当于一滴水。

除了形成铁锈，普赛克的羟基还提供了关于小行星如何形成的线索。如果羟基在小行星内部形成，这可能表明普绪客出生在太阳系寒冷的外部边界，并在数百万年的时间里蹒跚而行。然而，现有证据表明，撞击普赛克并塑造它的含水小行星撞击物也带来了羟基。

Jarmak说，未来的计划包括研究Psyche表面水合金属的确切位置，并补充说，这些计划包括“对Psyche南极的观测，该南极包含一个可能是与水合撞击物相遇造成的大型陨石坑。”

富含金属的小行星是稀有矿物的有利可图的来源，也是未来太空采矿企业的主题。然而，尽管Psyche的估计价值很高，但它并不在其中——它距离太阳的距离是地球的三倍，对于提取工作来说，它太远了，成本效益不高。