隼鸟2号 | 小行星也是越老越红？

上集（彩色“龙宫”是什么鬼？）说到，最近，科学家们用隼鸟2号最新的数据绘制出了一幅红蓝假彩色龙宫图[1]。

这幅龙宫地图里的“红色”和“蓝色”，又代表着什么呢？

“红色” vs “蓝色”，说明了什么？

通常来说，我们目前认为“光谱偏蓝”的物质往往更“新鲜”，而“光谱偏红”的物质往往较“苍老”。注意，这里的“新鲜”和“苍老”，指的并不是物质本身的形成早晚，而是它们暴露出地表的早晚。也就是说，越是刚刚从地下被挖掘暴露出宇宙空间的物质越“新鲜”，越是长期暴露在宇宙空间中，经历（太阳）风吹日晒越久的物质越“苍老”。

尽管有一些研究认为并不是所有情况都符合这个规律，但总体来说，我们可以近似地套用这个“通式”：

那这个通式可以直接套用在一个全新的小行星“龙宫”上么？倒也不能这么草率。得先考察一下是不是符合“龙宫”的实际情况。

经过光谱分类之后，“龙宫”的表面被分成了“红色”区域和“蓝色”区域。简单比对可以看出：“红色”区域通常更暗，“蓝色”区域通常更亮。

（左）v波段 (5.5微米）龙宫局部照片黄色和蓝色箭头所指的都是相对于周围较亮的区域，这在右图都对应着光谱偏蓝的区域（hyb2_onc_20180801_183933_tvf），（右）b-x波段斜率图。来源：参考文献[1]

这个规律在小行星“龙宫”上适用么？

那“龙宫”上也是更“亮（蓝）”的地方比更“暗（红）”的地方更新鲜吗？是的。

一方面，撞击坑彼此间的的覆盖关系可以给出证据：如果一个撞击坑破坏了另一个撞击坑的形状，那么显然前者形成于后者之后。“龙宫”上直径大于10米的撞击坑可以明显分为坑内光谱“偏红”和“偏蓝”两类，“蓝坑”都形成于“红坑”之后，说明光谱偏蓝的物质更加新鲜。

（左）水星上两个撞击坑示例，来源：NASA；（右）“龙宫”上的“红坑”和“蓝坑”重叠关系。来源：参考文献[1]

另一方面，石块的边缘、裂隙、溅射纹也常常比周围的石块表面更亮，表明这些刚刚暴露出来、或者受磨损更剧烈的地方（也是更亮、更“蓝”的地方）更新鲜，之后随着暴露在宇宙空间中逐渐变暗（“红”）。

采样区附近局部区域。来源：参考文献[2]

然而，除了撞击坑和部分石块之外，“龙宫”的赤道和两极整体偏“蓝”，中纬区域整体偏“红”，这又是怎么回事呢？如果说是中纬区域更古老，那古老的区域又是怎么变“红”的？

龙宫表面的b-x光谱斜率图。来源：JAXA

怎么“红”的？

按照我们既有的经验和科学认知，小行星“龙宫”上的物质变“红”最可能有两个原因：1）太阳炙烤产生的热变质；2）空间风化。两者的显著差异之一是“红化”物质的深度。

“龙宫”表面被“红化”的过程示意图。改编自：参考文献[1]

那“龙宫”表面是因为其中哪种“变红”的？

隼鸟2号的观测结果更支持第一种可能：太阳炙烤，换句话说就是“烤老了”。

主要证据有两个：

1）“龙宫”的两极物质比赤道更“蓝”。赤道和两极物质偏蓝，这本身是容易理解的，因为“龙宫”如今的地形是赤道和两极地势更高，中纬区域地势低，那么原本覆盖在赤道和两极的成熟（“红色”）物质自然会不断向地势更低的中纬区域移动，让埋在地下的新鲜（“蓝色”）物质暴露出来。但如果仅仅是这样，那“龙宫”的两极比赤道物质还要“蓝”就有点说不通了。可能的解释是除了物质移动之外，赤道还相比于两极受到了更多光照所致（龙宫的自转倾角171.6°，接近于垂直黄道面的逆行自转，这意味着极区光照较少）。

2）“龙宫”上的“红色”物质层还是挺厚的。直径小于10米的新鲜撞击坑内部并不是“蓝色”而是“红色”的，表明这个大小的新鲜撞击坑还没有撞穿“红色”物质层，由此推测，龙宫表面的“红色”物质层最起码应该有米级厚度，而空间风化应该没有这么大能力。

新鲜“红”坑的存在表明红色物质最起码得有米级厚度。改编自：参考文献[1]

参考资料

[1] Morota, T., Sugita, S., Cho, Y., Kanamaru, M., Tatsumi, E., Sakatani, N., ... & Yokota, Y. (2020). Sample collection from asteroid (162173) Ryugu by Hayabusa2: Implications for surface evolution. Science, 368(6491), 654-659. DOI: 10.1126/science.aaz6306