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始料未及!离太阳最近的水星轨道上竟然也存在尘埃环!

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 Connor Feng • 2019-03-15 17:07:21 来源:前瞻网 E754G0

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两个关于宇宙尘埃环的发现可能会动摇我们对太阳系内部的理解。

最近的一项研究表明,水星的超密轨道上有一个大的尘埃环。另一篇新论文的结论认为,一团尚未被发现的小行星云可能在金星附近也形成了类似的光环。

“你并不是每天都能在太阳系内部发现新东西,”研究金星论文的合著者、马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心(Goddard Space Flight Center)的天体物理学家马克·库奇纳(Marc Kuchner)在一份声明中说,“这个发现就在我们附近。”

一个非常接近太阳的光环

地球和金星都有共享自身轨道的尘埃环,因为行星用强大的引力牵引着这些粒子。然而,水星的轨道被认为没有这样的特征。

“人们认为,与地球或金星不同,水星太小,离太阳太近,因此无法捕捉到尘埃环,”华盛顿特区海军研究实验室(Naval Research Laboratory)的太阳能科学家吉列尔莫·斯坦伯格(Guillermo Stenborg)在同一份声明中说。“他们预计太阳风和来自太阳的磁力会把水星轨道上多余的尘埃吹走。”

但斯坦博格和他的同事们打破了这一设想。研究人员分析了由美国国家航空航天局的一对太阳和地球关系观测卫星(Solar and Terrestrial Relations Observatory,STEREO,这两颗卫星都在2006年进入太阳轨道)拍摄的图像。

研究人员在这些照片的基础上创建了一个模型,试图去“编辑”那些可能使人们更难理解STEREO数据的灰尘。美国宇航局最近发射了帕克太阳探测器和其他研究太阳的航天器以收集的数据。

当他们把这个模型应用到STEREO数据上时,天文学家们看到的尘埃比他们预想的要多得多。

“这不是一件孤立的事情,”论文作者之一、海军研究实验室的太阳能科学家罗素·霍华德(Russell Howard)在同一份声明中说,“在太阳周围,无论航天器的位置如何,我们都能看到尘埃亮度或密度都同样地增加了5%。这说明在那里存在有未知的东西,一种延伸到太阳周围的东西。”

研究小组计算出这个尘埃环大约有930万英里(1500万公里)宽。研究人员去年11月在《天体物理学杂志》上发表了他们的研究结果。

一个未被发现的小行星群?

水星轨道环比金星轨道环要小得多。金星轨道上的光环虽然只有600万英里(1000万公里)宽,但从上到下却有1600万英里(2600万公里)长。

但是这样的尘埃环非常分散。例如,NASA官员在同一份声明中说,金星的同轨道环密度仅比周围的太空空间高10%。如果你把尘埃环上所有的尘埃都聚集在一起,你得到的也只是一颗直径只有2英里(3.2公里)的小行星。

在第二篇论文中,库奇纳和美国宇航局戈达德太空物理学家佩特·波科尼(Petr Pokorný)着手研究金星轨道环中的尘埃来自何处。科学家们模拟了他们所能想到的所有潜在的尘埃来源——火星和木星之间的小行星带(地球同轨尘埃环的主要来源)中的天体、奥尔特云彗星、木星族彗星等等。

库施纳说:“但是没有一种来源说得通,所以,我们开始假设我们自己的尘埃来源。”

研究人员的模拟发现了可疑的罪魁祸首:一群未被发现、在金星运行的轨道上围绕着太阳旋转的小行星。

“我们原以为我们已经发现了这些小行星,但后来我们还不得不证明这种理论是可行的,”该研究的第一作者波科尼在同一份声明中说,“我们一开始很兴奋,但后来意识到,‘哦,还有很多工作要做。’”

因此,他们两人建立了另一个模型,这个模型在45亿年的太阳系历史中跟踪了10000个假想的金星轨道小行星。在模拟中,这些太空岩石中大约有800块存活至今,这表明这样的群体在今天可能也确实存在于地球姐妹行星的轨道上。

这个小行星群躲过了探测并不令人震惊;首先,从来没有人真正寻找过这样的岩石。研究人员说,要发现地球轨道内部的小行星是很困难的,因为它们会迷失在耀眼的阳光中。

不过,如果金星附近确实存在小行星群,“我们应该能够找到它,”波科尼说,他补充说,美国宇航局的哈勃太空望远镜有可能完成这项工作。

波科尼和库奇纳今天(3月12日)在《天体物理学杂志通讯》的网络版上发表了他们的研究结果。

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