小行星16号灵神星的艺术概念图。（来源：Maxar亚利桑那州立大学P.鲁宾NASAJPL喷气推进实验室）

当我们想到小行星时，我们几乎会立即想到像《星球大战：帝国反击战》中那样的巨大岩石四处滚动的场景，我们经常听到它们是太阳系形成时的残余物。虽然构成我们太阳系主小行星带的小行星彼此之间相隔很远，而且它们并不全是由岩石组成的。一颗大约和马萨诸塞州大小相当的小行星，名为16Psyche，是由金属构成的，天文学家推测它可能是某个原行星核心的残余，这个原行星没有发展成真正的行星。但这样独特的小行星是如何形成的呢？

如今，一个国际科学家团队在解答这一难题上可能又迈进了一步，他们尝试确定16Psyche小行星北極區域一次大型撞擊是如何形成的。这项引人注目的研究成果已发表于《地球物理研究杂志：行星》，有助于科学家深入了解行星的形成与演化过程，特别是太阳系早期阶段的情况。

研究人员利用计算机模型，对16号小行星灵神星北极附近区域的撞击事件开展了三维模拟，以探究此类撞击如何影响这颗大型小行星的内部结构特征，特别是其内部金属物质的分布情况。研究团队采用三维模型，是因为地面望远镜所获图像提供的数据较为有限，而美国国家航空航天局（NASA）的灵神星探测器尚未抵达该小行星。

研究人员在建模过程中考虑了16号小行星灵神星的物理形状，指出其外形呈不规则的土豆状，并在其北极附近存在一个大型撞击盆地。此外，团队还考察了该小行星的内部结构，包括其是否由单一均质材料构成（即均质模型），或是否具有分层结构——例如内部为铁质核心、外部覆盖火山岩。最后，研究团队还分析了小行星内部的孔隙度（即空隙所占比例），并探讨了这一特性对撞击坑形成的影响，特别是对撞击坑深度与直径之比（即坑深与坑宽的比值）的影响。

最终，研究人员提出了若干关于16号小行星灵神星内部结构的假说，他们指出这些假说有待后续探测任务对灵神星开展实地探测后予以验证。

我们的主要发现之一是，孔隙度——即小行星内部空隙所占的比例——在撞击坑的形成过程中起着重要作用。论文第一作者、亚利桑那大学月球与行星实验室博士研究生南雅拜贾尔表示：孔隙度常被忽略，因为它难以纳入数值模型，但我们的模拟结果表明，它会显著影响撞击过程以及最终形成的撞击坑形态。

如前所述，美国国家航空航天局（NASA）的灵神星（Psyche）探测器计划于2029年抵达小行星16号灵神星（16Psyche），其主要科学目标是确认该天体是否确为一颗早期行星胚胎（planetesimal）所残留的金属核心，抑或是一颗原始行星体。借此，科学家期望深化对行星形成过程的理解，因为这将是人类历史上首次直接探测一颗天体的内部结构。作为参照，地球表面至地心的距离约为6300公里（约4000英里），而迄今人类在地球上最深的钻探深度仅为12.26公里（约7.6英里），仅相当于地心距离的约0.2%。

实现这一主要目标的部分工作是确定16号小行星灵神星的内部结构，特别是判断其内部是否呈分层状态，抑或由均一物质组成。本研究的科研人员提出假说认为，灵神星内部结构可能影响撞击坑的形态特征，尤其是坑深与坑径之比。例如，他们指出，若撞击目标体的内部强度较高，则撞击体残留物可大量保存；若内部强度较低，则撞击体残留物仅能少量保存。

深入认识小行星16号灵神星及其起源，不仅有助于科学家更好地理解太阳系内行星的形成与演化过程，也有助于理解太阳系外行星的形成与演化机制。这进而可为科学家探索地外生命的存在位置与存在条件提供重要线索。

研究人员将对小行星16号灵神星获得哪些新认知，包括灵神号探测器在奔赴途中所获取的数据，仍有待揭晓——这正是科学探索的魅力所在

一如既往地坚持科学探索，永远仰望星空

BY: Laurence Tognetti, MSc

FY: AI

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