新的研究表明，灶神星并不完全符合小行星或行星的条件。这些发现挑战了关于早期太阳系中行星和小行星如何形成的长期观点。了解灶神星的历史可以为地球早期的面貌提供新的线索——这些信息可以影响未来的地球科学研究。

灶神星曾被认为是一颗微型行星，但它可能根本没有核心。新数据表明，它要么是一颗尚未完全形成的行星，要么是另一颗正在形成行星的碎片。这一意外的转变挑战了科学家们对这颗太阳系最大小行星之一的所有认知。图片来源：NASA/JPL-Caltech/UCAL/MPS/DLR/IDA

多年来，科学家们一直认为，灶神星——小行星带中最大的天体之一——不仅仅是一颗小行星。根据早期数据，他们得出结论，灶神星拥有地壳、地幔和地核，这些都是行星的关键特征。

天文学家研究灶神星是为了更好地了解早期行星是如何形成的，并深入了解地球在其早期阶段的样子。

现在，由美国国家航空航天局喷气推进实验室（JPL ）牵头、密歇根州立大学参与开展的新研究对这一观点提出了挑战。

这项研究发表在《自然天文学》杂志上，揭示了灶神星的内部结构比此前认为的更加均匀，缺乏原行星所应有的清晰层级。这一发现令科学家们感到震惊，他们长期以来一直认为灶神星只是一颗行星的构成要素，尚未发展成为一颗成熟的行星。

“没有核心非常令人惊讶，”密歇根州立大学地球与环境科学助理教授、论文合著者塞思·雅各布森说。“这是一种非常不同的解读灶神星的方式。”

关于灶神星的两个新假设

那么灶神星到底是什么呢？研究小组提出了两种可能的解释，每一种都需要进一步研究。

第一种可能性是，灶神星经历了不完全分化，这意味着它启动了形成小行星不同层面（例如核心、地幔和地壳）所需的熔融过程，但这一过程从未完成。第二种可能性是雅各布森多年前在一次天文学会议上提出的理论——灶神星是太阳系中一颗正在发育的行星上的一块碎片。

在会议上，雅各布森希望其他研究人员考虑这样一种可能性：一些陨石可能是行星形成时期碰撞产生的碎片。他建议将灶神星也考虑进去，但并未真正考虑过这种可能性。

雅各布森说：“通过对美国宇航局黎明号任务数据的重新分析，这个想法从一个有点愚蠢的建议变成了一个我们现在认真对待的假设。”

大多数小行星由非常古老的球粒陨石构成，看起来像宇宙沉积砾石。相比之下，灶神星的表面覆盖着火山玄武岩。这些岩石向科学家表明，灶神星经历了一个被称为行星分异的熔融过程，在这个过程中，金属下沉到中心并形成核心。

美国宇航局于2007年发射了“黎明”号航天器，用于研究小行星带中最大的两个天体——灶神星和谷神星。其目标是更好地了解行星是如何形成的。

2011年至2012年，“黎明号”探测器绕灶神星运行数月，测量其重力场，并拍摄高分辨率图像，最终绘制出其表面的精细地图。在谷神星执行类似任务后，“黎明号”于2018年完成任务，并发表了基于数据的研究成果。

雅各布森表示，研究人员使用的数据越多，他们处理数据的能力就越强。他们找到了更精确校准测量数据的方法，从而更好地了解灶神星的构成。正因如此，喷气推进实验室的高级研究员兼首席工程师瑞安·帕克和他的团队决定重新处理灶神星的测量数据。

复杂内部结构揭晓

“多年来，‘黎明号’对灶神星的观测数据相互矛盾，造成了诸多谜团，”帕克说道。“经过近十年的校准和处理技术改进，我们终于在‘黎明号’的深空网络辐射数据和机载图像数据之间实现了显著的一致性。我们很高兴能够确认这些数据在揭示灶神星深层内部结构方面具有强大的说服力。我们的研究结果表明，灶神星的历史远比我们之前认为的要复杂得多，它是由一些独特的过程塑造的，例如行星间断分化和后期碰撞。”

行星科学家可以通过测量所谓的惯性矩来估算天体核心的大小。惯性矩是物理学中的一个概念，用来描述改变物体绕轴旋转的难度。雅各布森将这个概念比作花样滑冰运动员在冰上旋转。他们通过向内收臂来加速，向外挥臂来减速，从而改变速度。他们的惯性矩会随着手臂位置的变化而改变。

类似地，太空中拥有较大核心的物体就像一位双臂内收的芭蕾舞演员。拥有致密核心的天体与完全没有核心的天体的运动方式不同。基于这些知识，研究团队测量了灶神星的自转和重力场。结果表明，灶神星的行为方式并不像一个拥有核心的天体，这挑战了先前关于其形成机制的认识。

这两种假设都尚未得到充分验证，不足以排除其中一种可能性，但它们都存在一些问题，需要更多研究来解释。虽然不完全分化是可能的，但它与研究人员长期以来收集的陨石证据并不一致。

“我们非常确信这些陨石来自灶神星，”雅各布森说。“而且它们没有显示出明显的不完全分化的证据。”

另一种解释是基于这样的观点：类地行星形成时，发生了大规模碰撞，这主要导致了行星的生长，但也产生了撞击碎片。这些碰撞喷出的物质可能包括熔融产生的岩石，而且像灶神星一样，它们没有核心。

灶神星可能是行星碎片吗？

雅各布森的实验室此前一直在探索行星形成时期巨大撞击的后果。他正与他的一名研究生艾米丽·埃利桑多合作，研究小行星带中的一些小行星是由正在形成的行星抛射出来的碎片。

这一想法还远未得到证实。需要创建和微调更多模型来证明灶神星是一颗正在形成行星的古老碎片。雅各布森表示，科学家可以调整研究灶神星陨石的方式，以更深入地验证这两种假设。他们还可以利用新的方法处理“黎明”号任务数据，开展进一步的研究。

雅各布森说，这篇论文仅仅是一个新研究方向的开端。它可能会永远改变科学家看待差异化世界的方式。

“灶神星陨石样本不再只是未能形成行星的太空天体的样本，”雅各布森说。“这些可能是一颗古老行星在完全发育之前的碎片。我们只是还不知道它是哪颗行星。”

编译自/ScitechDaily