亚利桑那州立大学的两名天体化学家首次测量了小行星糸川表面样本中的水含量。 这些样本来自糸川小行星，由日本太空探测器隼鸟号采集。 研究小组的发现表明，地球历史早期类似的小行星撞击可能产生了地球一半的海水。 亚利桑那州立大学地球与空间探索学院博士后学者、5月1日发表在《Science Advances》上的论文第一作者金子良表示：“我们发现，与内太阳系物体的平均含量相比， ，检测到的样品含水量更丰富。” 合著者助理教授 Maitrayee Bose 说：
日本宇宙航空研究开发机构愿意与美国调查员分享来自糸川的5粒粒子是一种荣幸，也体现了我们学校的良好形象（Boko Park：我真的很愿意赠送5粒粒子，让人想起小小的美国在阿波罗登月期间送给中国的一点月球土壤(^^*))，团队在糸川样本中寻找水的想法让隼鸟项目感到惊讶。 在这个想法提出之前，没有人想到过要寻找水源，博世很高兴地报告说，我们的直觉得到了回报。 在这五个颗粒中，研究小组在其中两个颗粒中发现了矿物辉石。
研究了两种颗粒的原始形态。 图片：日本宇宙航空研究开发机构 (JAXA)，Z. Jin 编辑
在陆地样品中，辉石的晶体结构中含有水。 研究人员怀疑糸川颗粒中可能也含有水的痕迹，但他们想知道到底有多少。 糸川有着一段坎坷的历史，包括加热、多次撞击、冲击和破碎。 这将提高矿物质的温度并驱走水分。 为了研究这些样本，研究小组使用了亚利桑那州立大学的纳米级二次离子质谱仪（NanoSIMS），它可以以极高的灵敏度测量这些微小的矿物颗粒。 纳米 SIM 的测量结果表明，这些样本的水含量惊人地丰富。 他们还指出，即使是像糸川这样名义上干燥的小行星，实际上也可能比科学家想象的含有更多的水。
破碎的世界
丝川是一颗花生形状的小行星，长约 1,800 英尺，宽 700 至 1,000 英尺。 它每18个月绕太阳一周，平均距离是地球到太阳距离的1.3倍。 糸川的部分路径将其带入地球轨道，最远时小行星发现水迹象，它将扫过火星轨道。 根据地基望远镜中糸川的光谱，行星科学家将其归类为 S 类。这将其与石陨石联系在一起，石陨石被认为是 S 型小行星在碰撞中破裂的碎片。 S型小行星是小行星带中最常见的天体之一。 它们最初形成于地球距太阳距离的三分之一到三倍之间。 尽管这些小行星很小，但它们保留了构成它们的水和其他挥发性物质。
内太阳系中代表性天体中的水。 资料来源：Z. Jin 和 M. Bose。 数据来源：Hauri 等人。
从结构上看，糸川就像一对压在一起的砾石堆。 它有两个主裂片，每个裂片都覆盖着卵石小行星发现水迹象，但总体密度不同，裂片之间的区域也较窄。 Jin 和 Bose 指出，今天的糸川是一具至少 12 英里宽、曾经被加热到 1,000 到 1,500 华氏度的母体遗骸。 撞击的结果，母体遭受了数次巨大的震动，最后的毁灭性事件，导致母体崩解。 这两个碎片后来合并形成了今天的糸川，大约在 800 万年前达到了现在的大小和形状。 分析的粒子来自糸川的一个叫做缪斯海的地方，这是小行星上一个光滑、布满灰尘的区域。
Ziliang Jin（右）和 Maitrayee Bose（左）将 Itokawa 样品装入 ASU NanoSIMS 50L 仪器的高真空室中。 图片：M. Bose
尽管样品是在表面收集的，但我们不知道这些颗粒在原始基质中的位置。 但我们最好的猜测是它被埋在100多米深的地方。 尽管母体发生了灾难性的破裂，使样本颗粒暴露在表面微陨石的辐射和撞击下，但这些矿物仍然显示出水没有流失到太空的证据，而且这些矿物的氢同位素组成与地球没有区别。 这意味着S型小行星和普通球粒陨石的母体可能是类地行星水和其他元素的重要来源。 我们之所以能这么说，只是因为对返回的小行星再生样本（其表面的灰尘和岩石）进行了原位同位素测量，使这些小行星成为探索的优先目标。
寻找样品
Boss 正在亚利桑那州立大学建造一个清洁实验室设施，该设施与 NanoSIMS（部分由美国国家科学基金会资助）一起，将成为公立大学中第一个能够分析太阳系其他物体尘埃颗粒的公立大学。 日本的另一个任务“隼鸟 2”目前正在一颗名为“琉球”的小行星上进行采集，将于 2020 年 12 月将样本带回地球。亚利桑那州立大学陨石研究中心主任 Meenakshi Wadhwa 教授是初步研究小组的成员之一。隼鸟 2 号任务的化学分析团队。 亚利桑那州立大学还参与了美国宇航局的 OSIRIS-REx 样本返回任务，该任务围绕一颗名为 Bennu 的近地小行星运行。 除其他仪器外，航天器还携带 Osiris-Rex 热发射光谱仪 (OTES)：
由亚利桑那州立大学摄政学院的菲利普·克里斯滕森教授设计并在学校建造。 奥西里斯霸王龙计划于 2020 年夏天从本努收集样本，并于 2023 年 9 月将它们带回地球。小行星对于绘制太阳系形成图的行星科学家和宇宙化学家来说是巨大的资源。 作为行星系统的剩余组成部分，它们彼此之间存在巨大差异，同时保留了早期太阳系的物质，如果我们真的想对行星物体进行深入研究，样本返回任务是必须的。 隼鸟号前往糸川的任务扩大了我们对有助于形成地球的挥发性物质的了解。 如果其他恒星周围的岩石系外行星也存在类似的产水机制，也就不足为奇了。
博科园-科普｜研究/来自：亚利桑那州立大学
参考期刊文献：《科学进展》
DOI：10.1126/sciadv.aav8106
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