包括東京大學研究人員在內的一組科學家發現了證據，表明液態水曾經穿過這顆小行星，最終形成了近地小行星龍宮。值得注意的是，這種活動發生在小行星形成十億多年之後。這一發現基於日本宇宙航空研究開發機構 (JAXA) 隼鳥 2 號航天器收集的微觀岩石樣本，它挑戰了長期以來認為小行星中與水相關的過程僅發生在太陽系演化早期階段的觀點。這些發現可能會影響描述地球及其海洋如何發展的科學模型。
儘管科學家們對太陽系如何形成有一個清晰的總體了解，但許多細節仍然不確定。最大的問題之一是地球上如何產生如此多的水。像龍宮這樣的富含碳的小行星是由太陽系外的冰和塵埃形成的，長期以來一直被認為是地球的主要水源。隼鳥二號 2018 年前往龍宮的任務是首次對此類小行星進行近距離觀察和直接採樣。這次任務將微小的岩石和塵埃帶回地球，為研究人員提供了難得的機會來填補我們星球早期故事中缺失的部分。
東京大學地球與行星科學系副教授 Tsuyoshi Iizuka 表示：“我們發現龍宮保存了清晰的水活動記錄，這表明流體穿過其岩石的時間比我們預期的要晚得多。” “這改變了我們對小行星水長期命運的思考方式。這些水在小行星上停留了很長時間，並且沒有我們想像的那麼快耗盡。”
這一發現的關鍵在於镥 (Lu) 和鉿 (Hf) 的同位素，這些元素通過衰變構成天然放射性鐘。 176睡懶覺 176鎩。通過分析它們在龍宮樣本中的比例，研究人員希望能夠輕鬆確定這顆小行星的年齡。相反，他們發現了更高的水平 176與鉿相比 176超出了盧的預期。這種不尋常的不平衡表明液態水曾經滲入岩石，有效地從岩石中浸出镥。
“我們認為龍宮的化學記錄與地球上已經研究過的一些隕石相似，”飯塚說。 “但結果完全不同。這意味著我們必須仔細排除其他可能的解釋，並最終得出結論，Lu-Hf系統受到晚期流體流動的干擾。最有可能的活動是對龍宮較大的母體小行星的撞擊，它破裂了岩石並融化了埋藏的冰，使液態水滲透到小行星體內。母體形成了龍宮。”
這項研究的影響是廣泛的。它表明富含碳的小行星可以儲存並向地球輸送比科學家想像的更多的水。龍宮的母小行星似乎保留了超過十億年的冰凍水，這意味著與年輕地球相撞的類似天體可能產生的水可能比當前模型顯示的多兩到三倍。這些影響可能在塑造早期海洋和大氣方面發揮了重要作用。
飯塚說：“類似龍宮的物體能夠在冰上保持這麼長時間的想法是非凡的。” “這表明地球的組成部分比我們想像的要濕潤得多。這迫使我們重新思考地球水系統的初始條件。雖然現在下結論還為時過早，但我的團隊和其他人可以在這項研究的基礎上進一步闡明諸如我們的地球如何以及何時變得適合居住等問題。”
隼鳥二號只攜帶了幾克材料。由於想要測試的研究人員太多，每次實驗只使用了幾十毫克，相當於一粒米的一小部分。為了最大限度地獲得信息，該團隊開發了複雜的方法來分離元素並以極高的精度分析同位素，從而充分發揮當前地球化學分析技術的潛力。
“我們的樣本量很小，這是一個很大的挑戰，”飯塚回憶道。 “我們必須設計新的化學方法，最大限度地減少元素損失，同時從同一片段中分離出多種元素。如果沒有它，我們將永遠無法檢測到晚期流體活動的如此微妙的跡象。”
研究人員還計劃分析 Ryugu 樣本中的磷酸鹽靜脈，以確定晚期流體流動的更精確的年齡。 OSIRIS-REx 航天器還將其結果與 NASA 從小行星 Bennu 收集的樣本進行比較，以測試那裡是否可能發生過類似的水活動，或者它是否是 Ryugu 所獨有的。最終，飯塚和同事希望了解水是如何儲存、流動並最終輸送到地球的，這個故事將繼續影響我們對地球宜居性的理解。
資助：這項工作得到了日本科學促進會 KAKENHI 贈款 (21KK0057, 22H00170) 的支持。
