法厄同：模糊不清的奇异天体，新研究将至

小行星和彗星有什么区别？彗星基本上是由岩石和冰组成的脏雪球。经典的形象是夜空中一颗明亮的“星”，拖着一条长长的弯曲尾巴伸向太空之中。当它们靠近太阳并开始释放气体和释放尘埃时，就会发生这种情况。这种情况通常会持续到只剩下岩石，或者它们分裂成尘埃为止。

另一方面，小行星主要就是岩石。它们可能会让人联想到汉·索罗（Hans Solo）驾驶千年隼号（Millennium Falcon）穿过密集得难以置信的“小行星带”以躲避一群 TIE 战斗机，但大多数时候它们只是静静地绕着太阳运行，不惹是非。

然而，这两种太空物体并不总是像这样相互排斥。让我介绍一下法厄同（Phaethon），一颗“岩石彗星”，它模糊了小行星和彗星之间的定义，让我告诉你为什么在未来几年关注这个迷人的物体是值得的。

法厄同于 1983 年被莱斯特大学的两位天文学家西蒙·格林（Simon Green）和约翰·戴维斯（John Davies）偶然发现。他们在分析一个名为红外天文卫星（Iras）的太空望远镜收集的图像时，发现它绕着太阳运行。不久之后，其他天文学家认识到法厄同是一年一度的双子座流星雨的来源——这是地球日历中最明亮的流星雨之一。

每年 12 月，当我们的星球穿过法厄同留下的尘埃轨迹时，我们都会看到一个壮观的景象，这是因为它的尘埃颗粒在我们的大气层中燃烧。然而，法厄同的行为与其他任何导致流星雨的物体都不同。

与那些靠近太阳受热时会释放大量尘埃的典型彗星不同，如今法厄同似乎没有释放出足以解释双子座流星雨的足量尘埃。

这种显著尘埃排放的缺失引发了一个有趣的问题。

法厄同的轨道让它极其靠近太阳，比我们最内侧的行星水星近得多。

您可能会觉得如此强烈的高温会剥离法厄同表面所存在的任何挥发性物质。

这要么每次靠近太阳时会暴露出新鲜的、未受热的层，并释放出大量的尘埃和气体，要么会形成一层贫瘠的地壳，保护富含挥发性物质的内部免受进一步加热，从而导致没有气体或尘埃释放。

然而，这两个过程似乎都未发生。

相反，法厄同继续呈现出类似彗星的活动，释放气体但没有伴随的尘埃云。

因此它没有脱落层，所以谜团在于为何同一地壳每次被太阳加热时仍能释放出挥发性气体。

我在《自然通讯》上主导发表了新的研究，旨在通过模拟法厄同近日点期间所经历的强烈太阳加热来解决这个谜题。

我们使用了一组罕见的被称为 CM 球粒陨石的样本，其中包含的粘土被认为与法厄同的成分相似。这些在无氧环境中多次加热，模拟法厄同靠近太阳时的冷热交替/昼夜循环情况。

结果令人惊讶。与其他通常在几个加热周期后便会消失的挥发性物质不同，陨石中含有的少量含硫气体在许多周期中缓慢释放。

这表明，即使在多次近距离经过太阳之后，法厄同在每次近日点仍有足够的气体来产生类似彗星的活动。

但这究竟是如何运作的呢？我们的理论是，当法厄同的表面受热时，其地下所含的硫化铁矿物质会分解成气体，例如二氧化硫。然而，由于法厄同的表层相对不渗透，这些气体无法迅速逸出。相反，它们会在地表下积聚，例如在孔隙和裂缝中。

法厄同的自转周期不到四小时，随着它的自转，白天转为黑夜，地下随之冷却。一些被困住的气体能够“逆反应”生成新一代的化合物。当黑夜再次变为白天并重新开始受热时，这些化合物分解，循环重复。

这些发现不仅具有学术意义，而且对日本航天局（Jaxa）定于本十年晚些时候发射的命运+任务也有影响。这个太空探测器将飞过法厄同，并使用两个多光谱相机和一个尘埃分析仪对其进行研究。希望它能够收集到粒子，为这个神秘天体的构成提供更多线索。

无论如何，我们研究团队有关法厄同气体排放过程的理论对于解释数据都至关重要。如果我们被证明是正确的，它将重新定义科学家如何将太阳加热视为一种地质过程，使其不仅与彗星有关，也与小行星有关。

关键在于，法厄同并非独一无二的。

约有 95 颗小行星会在距离太阳 0.20 天文单位（将近 1900 万英里）的范围内穿行。

无论我们从法厄同这里了解到了什么，都有可能为洞悉它们的行为和长期稳定性提供参考。

最后，您或许会好奇这所有的一切跟双子座流星雨有啥关系。

很有可能，法厄同多年前就开始释放尘埃了。

这会产生碎片带，每当这些颗粒跟地球大气层相接触，就会形成双子座流星雨。

更多信息：马丁·D·萨特尔等人，快速加热速率定义了（3200）法厄同的挥发物排放和风化层组成，《自然通讯》（2024 年）。 DOI: 10.1038/s41467-024-51054-w