科学探索|科学家从地球上获得小行星Psyche表面温度的最高分辨率测量值科学家从地球上获得小行星P

据外媒报道，对美国宇航局（NASA）打算在2026年访问的小行星灵神星(Psyche)的毫米波长发射的仔细检查，产生了该天体表面温度的最高分辨率测量值，为其表面特性提供了新的见解。2021年8月5日发表在《行星科学杂志》（PSJ）上的一篇论文描述了这一发现，是朝着解决这一不寻常天体的起源之谜迈出的一步，一些人认为它是一颗命运多舛的原行星的核心部分。

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Psyche在小行星带中围绕太阳运行，这是地球和木星之间的一个甜甜圈状的空间区域，包含100多万个岩石星体，直径从10米到946公里不等。
Psyche的直径超过200公里，是最大的M型小行星，这是一类神秘的小行星，被认为富含金属，因此有可能是太阳系形成时解体的原行星的核心碎片。
加州理工学院行星科学和天文学助理教授、PSJ文章的主要作者Katherine de Kleer表示：“早期太阳系是一个充满‘暴力’的地方，因为行星体凝聚在一起，然后在围绕太阳的轨道上相互碰撞。我们认为这些天体的核心、地幔和地壳的碎片以小行星的形式保留至今。如果这是真的，它给了我们唯一真正的机会来直接研究类似行星的天体的核心。”

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研究这种离地球如此之远的相对微小的天体（Psyche“漂移”的距离在离地球1.795亿到3.29亿公里之间）对行星科学家来说是一个巨大的挑战，这就是美国宇航局（NASA）计划向Psyche发送一个探测器以近距离检查它的原因。通常情况下，从地球上进行的热观测--测量一个天体本身发出的光，而不是从该天体上反射的太阳光--都是红外波长的，只能产生小行星的一像素图像。然而，这一像素确实揭示了很多信息；例如，它可以被用来研究小行星的热惯性，或者它在阳光下升温和在黑暗中降温的速度。
“低热惯性通常与尘埃层有关，而高热惯性可能表明表面有岩石，”加州理工学院的Saverio Cambioni说，他是行星科学的博士后学者和PSJ文章的共同作者。“然而，辨别一种景观和另一种景观是很困难的。”在一天中的许多时间观察每个地表位置的数据提供了更多的细节，导致了受制于较少的模糊性的解释，并在航天器到达之前对景观类型提供了更可靠的预测。
【科学探索|科学家从地球上获得小行星Psyche表面温度的最高分辨率测量值】

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De Kleer和Cambioni与共同作者宾州布鲁姆斯堡大学的Michael Shepard一起，利用2013年全面投入使用的智利阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波阵列（ ALMA）来获得这些数据。这个由66个射电望远镜组成的阵列使研究小组能够以30公里的分辨率绘制Psyche整个表面的热辐射图（每个像素覆盖到的范围大约是30公里×30公里），并生成一个由大约50个像素组成的小行星图像。
这是可能的，因为ALMA以毫米级的波长观测Psyche，这比红外波长（通常在5到30微米之间）更长（从1到10毫米不等）。使用更长的波长使研究人员能够将从66个望远镜收集到的数据结合起来，形成一个更大的有效望远镜；望远镜越大，它产生的图像的分辨率就越高。

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该研究证实，与典型的小行星相比，Psyche的热惯性很高，表明Psyche有一个异常密集或导电的表面。当de Kleer、Cambioni和Shepard分析这些数据时，他们还发现Psyche的热辐射仅仅是具有这种热惯性的典型表面的预期的60% 。因为表面辐射受到表面上是否存在金属的影响，他们的发现表明Psyche的表面不低于30%的金属。对发射的偏振分析帮助研究人员大致确定了该金属的形式。一个光滑的固体表面会发出组织良好的偏振光；然而，Psyche发出的光是散射的，这表明表面的岩石中掺有金属颗粒。