科學人／締造新的可能！金屬小行星上發現鐵銹 是否真有水存在？

以希臘神話的賽姬（Psyche，靈魂的化身）命名的小行星靈神星，可能是早期太陽系中一個行星胚胎的殘骸。圖爲太空船接近靈神星的示意圖。美聯社

以希臘神話的賽姬（Psyche，靈魂的化身）命名的小行星靈神星，可能是早期太陽系中一個行星胚胎的殘骸，運行軌道位於火星和木星之間的小行星帶，它的體積龐大，屬於大型小行星。由於表面光亮，一直以來都被認爲是一顆鐵鎳核心的天體。

鐵鏽的蹤跡

爲了更深入地瞭解靈神星，天文學家利用JWST對靈神星進行紅外線觀測，意外發現靈神星表面有羥基（-OH）的存在。羥基是水分子的一部份，這個發現讓科學家開始尋找是否有水的證據。緊接而來的發現更是讓科學家欣喜若狂，這些羥基與零神星上的鐵結合，形成了鐵的氫氧化物，也意味着鐵鏽的存在。

水從何而來？

但靈神星上的鐵鏽從何而來？換句話說，水從哪裡來？

過去的觀測記錄，並未顯示靈神星表面上有水的跡象，鐵鏽的存在成爲一個謎團。科學家提出了一種解釋：這些水分子可能是由撞擊靈神星的水冰小行星帶來的。這些撞擊不僅改變了靈神星的表面，也爲其帶來了水分子，並與金屬（例如鐵）發生反應，形成了鐵鏽。

爲了確定靈神星是否真的有水，賈馬克（Stephanie G. Jarmak）和團隊的其他科學家轉向JWST的兩種紅外傳感儀器：近紅外光譜儀（NIRSpec）和中紅外儀器（MIRI），它們可以檢測較短的紅外波長。

NIRSpec的數據顯示了羥基的特徵，確認了羥基在小行星上的存在。除此之外，這些數據與其他隕石中的羥基特徵進行比較後，發現靈神星的羥基特徵與某些含鐵鏽且富含碳的隕石相似。這一發現使研究人員更加相信，靈神星上的氫氧根與鐵結合之後，形成了鐵鏽。

然而，MIRI的數據卻缺乏水的明確特徵。儘管如此，研究人員並未排除水存在的可能性，因爲它可能存在於JWST無法觀測到的靈神星其他部分。也有可能水的濃度低於MIRI的檢測下限。

行星形成的重新定位

靈神星上的鐵鏽爲行星的形成提供了其他可能。傳統觀點認爲，像靈神星這樣的金屬小行星是在太陽系的高溫區域形成的。但鐵鏽的存在表明，靈神星可能在形成初期曾經位於太陽系的外圍低溫區，在那裡水冰能夠穩定存在。隨後，由於太陽系引力的作用，靈神星才遷移到了現在的位置。

雖然JWST的觀測爲我們揭示了小行星靈神星的一些秘密，但仍有許多謎團等待我們去解開。這項研究已被《行星科學雜誌》（Planetary Science Journal）接受。論文的第一作者賈馬克 表示，富含金屬的小行星是稀有礦物的重要來源，很可能是未來太空採礦計劃的重點研究對象。但團隊的下一步計劃是研究靈神星表面上水合金屬的具體位置，包括觀察靈神星的南極，那裡有一個可能是與帶水隕石相撞而形成的大型隕石坑。

資料來源：

1. $100,000 quadrillion asteroid Psyche may be rusting, James Webb telescope reveals

2. Estimate of water and hydroxyl abundance on asteroid (16) Psyche from JWST data

（本文出自2024.08.26《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）