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隼鸟二号在飞越龙宫时释放了三名视察员，并获得了一张小行星龙宫的“普通”照片。照片中的松散砾石似乎是对研究结果——的早期确认，即龙宫几乎完全由多孔松散材料组成。资料来源：JAXA.jp
我们的记者唐婷
太阳系形成于大约45亿年前。围绕太阳系中心运行的无数小行星“碎片”见证了太阳系的早期形成。大多数是富含碳的C型小行星。
在这几十亿年中，c型小行星几乎没有变化，就像保存了古代物质的“时间胶囊”。日本隼鸟2号探测器的目标柳谷就是其中之一。
最近，隼鸟二号传回的红外图像数据已经在《自然》杂志上发表，显示“龙宫”几乎完全由多孔松散材料组成。科学家推测，以"龙宫"为代表的c型小行星脆弱的多孔结构可能与小行星相似，小行星形成于原始太阳星云，并在多次碰撞中积累形成行星。
然而，到目前为止，我们还没有完全了解太阳系的早期形成历史。许多相关理论都是基于模型数据，还没有得到实际观测的证实。现在，隼鸟2号，携带着龙宫的样本，正在返回途中。科学家希望通过这些样本找到这个答案。
C型小行星见证太阳系的“少年”
C型小行星是含碳小行星，是太阳系中最丰富和原始的小行星。它们约占已知小行星总数的75%，在太阳系小行星主带中所占比例较高，并渗透到主带的外缘。
“由于其体积小，自诞生以来演化程度低，C型小行星仍然保留着大多数原始小行星的物理条件，如外壳、孔隙度和粒度分布。因此，它们的存在为理解太阳系的起源和演化提供了线索。”中国科学院国家天文台的研究员平劲松说。
在晴朗的夜空中，我们很难捕捉到C型小行星的身影。由于它们的高孔隙度和极低的反照率，它们比夜空中其他类型的小行星要暗，需要通过小型光学望远镜才能看到。天文观测表明，这些小行星的光谱不含氢、氦或挥发物。此外，它们的化学成分与原始太阳星云几乎相同，而且它们还含有水合矿物质。
总的来说，C型小行星的光谱与碳质球粒陨石非常相似。人们普遍认为降落在地球表面的碳质球粒陨石可能来自c型小行星。由此可以推断，构成太阳系的太阳星云的成分也保存在碳质球粒陨石中。
“构成太阳系的气体和尘埃可能参与了第一代和第二代恒星的诞生。”平劲松指出，过去几十年来，科学家们发现碳质球粒陨石中各种元素的特殊同位素组成发生了变化。这种成分变化不能用太阳系的内部过程来解释。对于太阳系来说，同位素组成的这种变化可能是太阳系形成的内在原因。
长期以来，科学家希望通过探测C型小行星来了解太阳系行星的诞生和早期行星演化的过程。在隼鸟二号探索龙宫之前，美国宇航局瞄准了另一颗C型小行星253玛蒂尔德。
我们还在它的表面发现了松散的结构，并解释说这可能是流星撞击产生的松散物质。
事实上，关于太阳系行星的诞生过程有各种各样的假设。根据平劲松的说法，一个被广泛接受的假说是太阳系中的许多行星都是在“太阳星云”中形成的，这是一个由太阳形成后留下的气体和尘埃组成的盘状云。
太阳星云包含大量细小的粒子，如硅酸盐尘埃和冰。通过吸积和积累，这些粒子形成了直径1至10公里的巨大微小天体。然后它们相互碰撞，形成更大的、多孔的、松散的碎石堆，直径从几公里到几十公里不等，成为太阳系中第一颗行星小行星或小行星。
这些小行星是松散结合的星际粒子的团块，已经聚合了许多次。通过进一步的碰撞，它们的体积逐渐增大。在离太阳不到4天的内行星区域，水和甲烷等挥发性分子因温度过高而难以聚集，而且那里形成的大多数小行星都是由高熔点材料形成的。这些物质在宇宙中非常罕见，因此类地行星不会长得太大。
根据研究，在行星形成后，太阳系中有50-100个行星胚胎。这些行星胚胎自形成以来经历了相当大的变化。他们之间的冲突仍在继续。没有小行星的碰撞和聚集，就不可能形成巨大的单个行星。
“龙宫”隐藏解决问题的线索
“龙宫”是一颗C型近地小行星，离太阳最近和最远的距离分别是太阳与地球平均距离的0.96倍和1.42倍。隼鸟2号通过近红外光谱证实，龙宫的大部分光谱没有特征，非常接近厘米型碳质球粒陨石。
厘米型碳质球粒陨石含有高百分比的水和有机化合物。挥发性有机化合物和水的存在表明它们在形成时没有经过一定程度的加热。结果，它的大部分矿物成分保持了原来的物理和化学状态，记录了早期太阳星云的演化特征及其母星子的演化特征。
去年4月，隼鸟二号向龙宫发射了一枚2公斤重的铜壳，击中了龙宫的表面，炸掉了砾石和岩石，甚至移动了一个5米宽的巨石，形成了一个外径大于10米、深度为2-3米的人工撞击坑。
通过观察这个新陨石坑的形成，研究人员发现“龙宫”的表面并不十分坚固，它更像一堆有许多缺口的沙子，而不是一块坚固的岩石。这次实验的主要目的是为了“龙宫”收集撞击后小行星表面以下物质的原始样本。
红外成像带来新发现
“龙宫”的红外成像分析类似于探矿的光谱分析。通过近红外光谱仪的观测，可以获得小天体上矿物和岩石的连续光谱，进而了解表面物质的粒度、孔隙度、巨石丰度、粗糙度等情况。
隼鸟二号携带的热红外成像仪拍摄了龙宫周围的全球热图像。红外图像分析表明，“龙宫”表面的岩体与周围的物质具有相似的温度，其热惯性相对较低。研究人员认为，这种低热惯性表明，“龙宫”的表层岩体比典型的碳质球粒陨石多孔，表明其周围覆盖着直径超过10厘米的多孔砾石。近红外探测也证实了这些多孔砾石的存在。
与此同时，“龙宫”的遥感热成像观测结果也显示了其可能的形成历史，即它是由母天体的撞击碎片形成的碎石堆，其微孔隙约为30%-50%，固结度较低。表面上的一些致密砾石可能来自最内部的固结区域，也可能是外源性的。
平劲松认为，以“龙宫”为代表的C型小行星脆弱的多孔结构可能与原始小行星相似，内部冰可能在演化过程中升华，形成多孔、不稳定的结构。“龙宫”的表面之所以是一种不均匀的沙壤土，可能是因为它在运行过程中遇到了大量的冲击，导致冰因冲击而融化，从而失去水分。
