科技日報記者?張夢然
隼鳥2號于2014年12月從日本鹿兒島縣種子島宇宙中心發射升空，目標是小行星“龍宮”——據認為該小行星上存在可能代表了生命起源的有機物和水。
【資料圖】
“龍宮”是一種非同尋常的C型小行星，和其他小行星相比，它保留了更多的原始外太陽系物質，受太陽加熱的影響卻要小得多。
這意味著，它的樣本將為人類揭開更多謎底，同時，也帶來更多未知。
在太陽系歷史早期就存在液態水
最初的地球望遠鏡和來自隼鳥2號的遙感信息表明，“龍宮”可能含有有機物和少量的水（黏在礦物表面或包含在其結構中）。然而，使用這種方法研究C型小行星 非常困難，因為它們太暗了，得到的數據幾乎沒有可用于識別特定物質的信息。因此，采樣帶回是增加對這一類型小行星理解的非常重要的一步。
2020年12月，大約5.4克樣本被帶回地球。最初，研究人員用配備金剛石刀的切片機切開顆粒，獲得了樣品的外部和物理信息。在內部，樣本顯示出凍融的 紋理和不同礦物的細粒，其中一些粗粒成分分散在各處。大多數礦物是稱為頁硅酸鹽（黏土）的含水硅酸鹽，它是通過非含水硅酸鹽礦物和液態水（水蝕變）的化學 反應形成的。這些證據連同凍融紋理一起，表明樣品在過去經歷過液態水和冰凍水。
幾種代表性的“龍宮”小行星顆粒的外觀。
圖片來源：《日本學士院院刊》B系列第98輯?
通過分析，研究人員發現水蝕變在太陽系形成后前260萬年達到峰值。這意味著來自“龍宮”的材料在太陽系歷史的早期就存在液態水，而融化冰的熱量可能由放 射性元素提供，這些元素只能維持相對較短的時間（幾乎所有元素在500萬年之后都會消失）。在大部分放射性元素衰變后，“龍宮”會再次冷卻并凍結。
“龍宮”樣本顆粒的代表性部分的內部特征。
圖片來源：《日本學士院院刊》B系列第98輯?
“龍宮”還含有鉻、鈣和氧同位素，這表明它保存了來自原太陽星云的最原始物質。此外，來自“龍宮”的有機材料記錄了原始同位素特征，再加上豐富的水和缺乏任何內太陽系物質或特征，這些都可表明，“龍宮”內的物質在太陽系很早就黏在一起（吸積）并發生水性變化。
然而，為了形成液態水，通過放射性衰變加熱冰冷的巖石體，要求天體至少有幾十公里的大小。因此，“龍宮”最初一定是一個更大的天體（微行星）的一部分。
升華成為巖石小行星
冰冷的微行星被認為是彗星的來源。彗星可通過碰撞分解而形成，如果“龍宮”的微行星前身在重新凍結后受到撞擊，那么就可產生一顆保留微行星許多原始特性的彗星。作為一顆彗星，碎片需要通過某種動力路徑從外太陽系移動到內太陽系。
“龍宮”形成和演變的過程。
圖片來源：《日本學士院院刊》B系列第98輯
一旦進入內太陽系，“龍宮”就會經歷顯著的升華。先前研究中的建模表明，升華可增加“龍宮”旋轉的速率，并導致其獨特的旋轉頂部形狀。升華還可能導致水蒸氣射流的形成。
“龍宮”表面的冰完全升華后，形成了低密度、高孔隙度的巖石小行星。當與水有關的過程停止時，太空風化開始了。隨著時間的推移，“龍宮”的表面受到來自太 陽風的大量高能粒子以及來自太陽和遙遠恒星的宇宙射線的轟擊。粒子改變了“龍宮”表面的物質，導致有機物的結構發生變化。
這種太空風化過程至今仍在繼續，不斷塑造著小行星，還將持續到未來。
那些關于生命起源的假設
盡管太空風化作用會改變和破壞有機物質中包含的信息，但通過對“龍宮”樣品的全面地球化學分析，仍檢測到了原始有機物。研究人員在“龍宮”粒子中檢測到了地球上每個生物體的蛋白質中都存在的氨基酸。
發現形成蛋白質的氨基酸很重要，因為“龍宮”并沒有像隕石那樣暴露在地球的生物圈中，因此檢測出氨基酸證明了地球上至少一些生命的組成部分可能是在太空環境中形成的。
關于生命起源的假設，例如涉及熱液活動的假設，需要氨基酸來源，隕石和像“龍宮”這樣的小行星是強有力的候選者，因為它們含有大量的氨基酸，而且這些物質 很容易被運送到早期地球表面。此外，“龍宮”樣本的同位素特征表明，類似“龍宮”樣本的物質可能為地球提供了水，這是地球上生命起源和維持所必需的另一種 資源。
以上研究發現，對影響人類采樣的最原始小行星的演化過程提供了寶貴的見解。這些見解已經開始改變人們對太陽系歷史上發生的事件的理解。
未來對“龍宮”樣本展開的進一步研究，無疑將繼續推進人們對太陽系及其他太空領域的認知。