打開小行星的“時間膠囊”

伊利瑪·盧米斯+張唯誠

小行星中有些什么秘密？克里斯蒂娜·托馬斯希望這個問題的答案有助于我們理解太陽系是如何在50億年前形成的。這位行星科學(xué)家主要研究小行星家族，那是一些飄浮在太空中的巖石和由巖石碎片組成的群。每個群都來自一個很大的小行星“父親”或者“母親”，它們因?yàn)榉N種劇烈事件破碎了。

托馬斯希望通過觀測這些較小的巖石塊，弄明白那些更大的、被認(rèn)為是小行星“父母”的“身體中”隱藏著怎樣的秘密。托馬斯是美國航空航天局戈達(dá)德宇宙飛行中心的研究科學(xué)家，她為行星科學(xué)研究所和大學(xué)空間研究協(xié)會工作。

托馬斯要尋找的“小行星家族”很年輕，只有幾億歲。“這些年輕的‘家族是早期太陽系留給我的‘時間膠囊，”她說，“它們剛剛被‘打開，而我希望這樣的狀態(tài)有利于里面原有的東西得到保存。”

托馬斯通過研究那些巖石反射的太陽光，來弄清楚它們是由什么組成的。她知道，每種元素反射的光線都擁有獨(dú)特的波長模式，這種模式被稱為光譜。它很像物質(zhì)的“指紋”。托馬斯使用光譜儀把小行星反射出的太陽光分解成不同的波長，這個過程很像用一個棱鏡把白光分解成一道彩虹。然后，她把來自小行星的光譜和地球上已有元素的光譜進(jìn)行對比，直到找到相同的光譜。

她說：“這是一種匹配游戲。”

當(dāng)托馬斯有了研究某顆小行星的想法時，她要首先寫一份提案。在這份提案中，她要解釋如何實(shí)施她的計(jì)劃，并對她希望使用的望遠(yuǎn)鏡提出時間方面的申請。她經(jīng)常使用美國航空航天局的紅外望遠(yuǎn)鏡，這架望遠(yuǎn)鏡設(shè)在夏威夷，但托馬斯可以在自己家中的電腦上進(jìn)行觀測。當(dāng)她的觀測之夜終于來臨時，她會用一個特殊的密碼登錄望遠(yuǎn)鏡的計(jì)算機(jī)，聯(lián)系上望遠(yuǎn)鏡的操作員。“然后，我會沖一壺茶，準(zhǔn)備熬上一整夜。”她說。

托馬斯會告訴操作員將望遠(yuǎn)鏡指向哪里，什么時候調(diào)節(jié)焦距。接下來，她開始收集數(shù)據(jù)。她說：“我到第二天早晨或者下午都不會休息，我要下載所有的數(shù)據(jù)。”

有一個疑惑一直困擾著托馬斯。行星科學(xué)家已經(jīng)獲得了很多證據(jù)，可以證明大型小行星可能在它們成長的某個階段熔化過。巖石中的一些元素?fù)碛蟹派湫裕派湫晕镔|(zhì)在衰變的時候散發(fā)熱量，那些熱量應(yīng)該可以導(dǎo)致巖石的熔化。假如真是這樣，巖石中的較重元素就會向星核聚集，星體中的物質(zhì)應(yīng)該出現(xiàn)分層現(xiàn)象。

科學(xué)家知道，這樣的事的確發(fā)生過，但他們還沒有在小行星中發(fā)現(xiàn)證據(jù)。那些熔化過的物質(zhì)在哪里呢？

托馬斯希望自己能夠找到線索，證明一個小行星“家族”中的所有巖石是相同的，或者小巖石與來自大型小行星的巖石是不同的。“能不能找到一些它們在過去的歷史中發(fā)生過熔融的證據(jù)呢？”她說，“假如我們能夠回答這個問題，那么對于早期的太陽系究竟發(fā)生了什么，我們就找到理解的途徑了。”