2019 年，美国宇航局的 OSIRIS-REx 宇宙飞船发回了以前从未见过的地质现象的图像：鹅卵石从小行星 Bennu 的表面飞出。 这颗小行星似乎正在从大理石大小的岩石群中射出。 科学家们以前从未在小行星上看到过这种行为，而究竟为什么会发生这种行为仍然是个谜。 但在自然天文学的一篇新论文中，研究人员在陨石中展示了这一过程的第一个证据。
“在距离地球数百万英里的小行星上看到太空任务刚刚发现的东西，并在博物馆的陨石收藏中找到同一地质过程的记录，这真是令人着迷，”罗伯特·A·普利兹克馆长菲利普·赫克说芝加哥菲尔德博物馆的气象学博士和自然天文学研究的资深作者。
陨石是从外太空落到地球上的岩石碎片； 它们可以由卫星和行星的碎片组成，但大多数情况下，它们是小行星的碎片。 Aguas Zarcas 陨石以 2019 年坠落的哥斯达黎加小镇命名； 它作为特里和盖尔·布德罗的捐赠来到菲尔德博物馆。 赫克和他的学生辛阳正在准备这颗陨石进行另一项研究，这时他们发现了一些奇怪的东西。
“我们试图从陨石中分离出非常微小的矿物质，方法是用液氮冷冻并用温水解冻，将其分解，”菲尔德博物馆和芝加哥大学的研究生杨说，该论文的第一个作者。 “这适用于大多数陨石，但这个有点奇怪——我们发现了一些不会破裂的致密碎片。”
来自 Aguas Zarcas 母体的卵石混合过程的艺术描绘。 鹅卵石大小的碎片被弹射出来并重新沉积在小行星表面。 图片来源：April I. 尼安德。 小行星图像：美国宇航局/戈达德/亚利桑那大学。
赫克说，发现不会分解的陨石碎片并非闻所未闻，但科学家们通常只是耸耸肩，把研钵和研杵弄碎。 “辛的思想非常开放，他说，‘我不会把这些鹅卵石碾成沙子，这很有趣，’”赫克说。 相反，研究人员设计了一个计划来弄清楚这些鹅卵石是什么以及为什么它们如此难以分解。
“我们进行了 CT 扫描，以查看鹅卵石与构成陨石的其他岩石相比怎样，”赫克说。 “令人震惊的是，这些组件都被压扁了——通常，它们是球形的——而且它们都有相同的方向。它们都在同一个方向上变形，通过一个过程。” 鹅卵石发生了一些事情，而他们周围的其他岩石却没有发生。
NASA 的 OSIRIS-REx 航天器经常观察到从小行星 Bennu 表面喷出的鹅卵石。 这一观察启发了这项研究。 图片来源：美国宇航局/戈达德/亚利桑那大学/洛克希德马丁公司。
“这很令人兴奋，我们很好奇这意味着什么，”杨说。
不过，科学家们从 2019 年的 OSIRIS-REx 发现中得到了线索。 从那里，他们提出了一个假设，他们用物理模型支持了这个假设。 这颗小行星经历了一次高速碰撞，撞击区域发生了变形。 由于小行星在旋转时经历的巨大温差，变形的岩石最终破裂，因为面向太阳的一面比背对太阳的一面高 300°F。 “这种持续的热循环使岩石变脆，并分解成砾石，”赫克说。
然后这些鹅卵石从小行星表面喷出。 “我们还不知道弹射卵石的过程是什么，”赫克说——它们可能会因其他空间碰撞的较小撞击而脱落，或者它们可能只是被小行星承受的热应力释放。 但是一旦鹅卵石受到干扰，赫克说，“你不需要太多的东西来喷射东西——逃逸速度非常低。” 最近对 Bennu 的一项研究表明，它的表面松散地结合在一起，表现得像桶里的爆米花。
在菲尔德自然历史博物馆对 Aguas Zarcas 陨石进行采样。 学分：德鲁·卡哈特，菲尔德博物馆
然后，这些鹅卵石进入小行星周围的一个非常缓慢的轨道，最终，它们又落回了更远的表面，没有变形。 然后，赫克和杨说，小行星又发生了一次碰撞，表面松散的混合鹅卵石变成了坚硬的岩石。 “它基本上把所有东西都打包在一起，这种松散的砾石变成了一块有粘性的岩石，”赫克说。 同样的撞击可能已经将新岩石移开，将其送入太空。 最终，这块陨石作为 Aguas Zarcas 陨石落到了地球上，并带有卵石混合的证据。
这可以解释 Aguas Zarcas 中存在的鹅卵石，使陨石成为 OSIRIS-REx 在 Bennu 上观测到的地质过程的第一个物理证据。 “它提供了一种解释小行星表面矿物质混合方式的新方法，”杨说。
赫克说，这很重要，因为长期以来，科学家们认为小行星表面的矿物质重新排列的主要方式是通过大碰撞，这种情况并不经常发生。 “从 OSIRIS-REx 我们知道，这些粒子喷射事件比这些高速撞击要频繁得多，”赫克说，“因此它们可能在确定小行星和陨石的构成方面发挥着更重要的作用。”
Aguas Zarcas 是第一个显示出这种行为迹象的陨石，但它可能不是唯一的。 “我们预计其他陨石也会出现这种情况，”赫克说。 “人们只是还没有寻找它。”
