法厄同：模糊不清的奇異天體，新研究將至

小行星和彗星有什麼區別？彗星基本上是由岩石和冰組成的髒雪球。經典的形象是夜空中一顆明亮的“星”，拖着一條長長的彎曲尾巴伸向太空之中。當它們靠近太陽並開始釋放氣體和釋放塵埃時，就會發生這種情況。這種情況通常會持續到只剩下岩石，或者它們分裂成塵埃爲止。

另一方面，小行星主要就是岩石。它們可能會讓人聯想到漢·索羅（Hans Solo）駕駛千年隼號（Millennium Falcon）穿過密集得難以置信的“小行星帶”以躲避一羣 TIE 戰鬥機，但大多數時候它們只是靜靜地繞着太陽運行，不惹是非。

然而，這兩種太空物體並不總是像這樣相互排斥。讓我介紹一下法厄同（Phaethon），一顆“岩石彗星”，它模糊了小行星和彗星之間的定義，讓我告訴你爲什麼在未來幾年關注這個迷人的物體是值得的。

法厄同於 1983 年被萊斯特大學的兩位天文學家西蒙·格林（Simon Green）和約翰·戴維斯（John Davies）偶然發現。他們在分析一個名爲紅外天文衛星（Iras）的太空望遠鏡收集的圖像時，發現它繞着太陽運行。不久之後，其他天文學家認識到法厄同是一年一度的雙子座流星雨的來源——這是地球日曆中最明亮的流星雨之一。

每年 12 月，當我們的星球穿過法厄同留下的塵埃軌跡時，我們都會看到一個壯觀的景象，這是因爲它的塵埃顆粒在我們的大氣層中燃燒。然而，法厄同的行爲與其他任何導致流星雨的物體都不同。

與那些靠近太陽受熱時會釋放大量塵埃的典型彗星不同，如今法厄同似乎沒有釋放出足以解釋雙子座流星雨的足量塵埃。

這種顯著塵埃排放的缺失引發了一個有趣的問題。

法厄同的軌道讓它極其靠近太陽，比我們最內側的行星水星近得多。

您可能會覺得如此強烈的高溫會剝離法厄同表面所存在的任何揮發性物質。

這要麼每次靠近太陽時會暴露出新鮮的、未受熱的層，並釋放出大量的塵埃和氣體，要麼會形成一層貧瘠的地殼，保護富含揮發性物質的內部免受進一步加熱，從而導致沒有氣體或塵埃釋放。

然而，這兩個過程似乎都未發生。

相反，法厄同繼續呈現出類似彗星的活動，釋放氣體但沒有伴隨的塵埃雲。

因此它沒有脫落層，所以謎團在於爲何同一地殼每次被太陽加熱時仍能釋放出揮發性氣體。

我在《自然通訊》上主導發表了新的研究，旨在通過模擬法厄同近日點期間所經歷的強烈太陽加熱來解決這個謎題。

我們使用了一組罕見的被稱爲 CM 球粒隕石的樣本，其中包含的粘土被認爲與法厄同的成分相似。這些在無氧環境中多次加熱，模擬法厄同靠近太陽時的冷熱交替/晝夜循環情況。

結果令人驚訝。與其他通常在幾個加熱週期後便會消失的揮發性物質不同，隕石中含有的少量含硫氣體在許多週期中緩慢釋放。

這表明，即使在多次近距離經過太陽之後，法厄同在每次近日點仍有足夠的氣體來產生類似彗星的活動。

但這究竟是如何運作的呢？我們的理論是，當法厄同的表面受熱時，其地下所含的硫化鐵礦物質會分解成氣體，例如二氧化硫。然而，由於法厄同的表層相對不滲透，這些氣體無法迅速逸出。相反，它們會在地表下積聚，例如在孔隙和裂縫中。

法厄同的自轉週期不到四小時，隨着它的自轉，白天轉爲黑夜，地下隨之冷卻。一些被困住的氣體能夠“逆反應”生成新一代的化合物。當黑夜再次變爲白天並重新開始受熱時，這些化合物分解，循環重複。

這些發現不僅具有學術意義，而且對日本航天局（Jaxa）定於本十年晚些時候發射的命運+任務也有影響。這個太空探測器將飛過法厄同，並使用兩個多光譜相機和一個塵埃分析儀對其進行研究。希望它能夠收集到粒子，爲這個神秘天體的構成提供更多線索。

無論如何，我們研究團隊有關法厄同氣體排放過程的理論對於解釋數據都至關重要。如果我們被證明是正確的，它將重新定義科學家如何將太陽加熱視爲一種地質過程，使其不僅與彗星有關，也與小行星有關。

關鍵在於，法厄同並非獨一無二的。

約有 95 顆小行星會在距離太陽 0.20 天文單位（將近 1900 萬英里）的範圍內穿行。

無論我們從法厄同這裡瞭解到了什麼，都有可能爲洞悉它們的行爲和長期穩定性提供參考。

最後，您或許會好奇這所有的一切跟雙子座流星雨有啥關係。

很有可能，法厄同多年前就開始釋放塵埃了。

這會產生碎片帶，每當這些顆粒跟地球大氣層相接觸，就會形成雙子座流星雨。

更多信息：馬丁·D·薩特爾等人，快速加熱速率定義了（3200）法厄同的揮發物排放和風化層組成，《自然通訊》（2024 年）。 DOI: 10.1038/s41467-024-51054-w