2022年10月10日 星期一

加拿大2021年火球分析顯示,奧特雲星體並非全是冰態

2021年2月22日黎明前,一道火光照亮了加拿大阿爾伯塔省的夜空,數以百計的目擊者以及攝影機捕捉到這顆火球,據研判,它是一塊約2公斤重的流星體墜入地球大氣層所形成,一般認為它是來自太陽系邊緣奧特雲中冰狀的星體,但根據其墜落過程的數據顯示,它並不是冰,而是由岩石所構成,其特性比較接近小行星而非彗星。這項發現對奧特雲的傳統認知提出質疑。


奧特雲由荷蘭天文學家 Jan Oort 在1950年首次提出,認為在太陽系成型後,殘餘的碎屑被木星等巨行星的重力拋射到太陽系外圍,形成一層球殼般由冰態彗星體組成的奧特雲,範圍甚至延伸到毗鄰星(離太陽最近的恆星)一半的距離,但即使最大的望遠鏡也無法看到它們。當其中的星體偶爾彼此碰撞,或被從旁路過的大星體引力偏轉其路徑,落至太陽系內部形成離心率很高,週期長達數百甚至數萬年的長周期彗星。

2016年,夏威夷大學天文學家 Karen Meech 的團隊發現了一顆不尋常的長周期彗星 C/2014 S3 (PANSTARRS),它非常暗,而且沒有汽化的彗尾,而更像一顆小行星,與傳統認知的奧特雲星體非常不同。Meech 將之稱為 Manx,一種無尾貓的品種。天文學家後來又發現幾十顆類似的彗星,但無法明確證明它們是小行星,因為它們太暗又快速移動。

天文學家收集並分析不同的影像,甚至包括軌道為星閃電監視器的影像紀錄,計算出該星體的軌跡,發現它的軌道週期約1,000年,應是來自奧特雲,但它的特徵卻與奧特雲星體大異其趣。大多數彗星火球都很脆弱,在地球大氣層高處碎裂並燃燒,但這個物體以每秒62公里的速度墜落,一直穿透到大氣層深處,顯然是堅硬的岩石而不是冰,而且它還分兩個階段解體,與小行星的狀況相同。

研究人員從數百份歷史紀錄中又發現了一個1979年加拿大流星相機所拍攝的火球,這個估計重約20克的流星體也是來自奧特雲星體,穿過大氣層的方式與艾伯塔省的流星體一樣,屬於岩石而不是冰,軌道為奧特雲星體特有的長周期軌道,它也像岩石一樣穿過大氣層,而不是冰。經過統計後,科學家推算出奧特雲中有1%到20%的星體應為岩石。

不過也有天文學家認為從這麼少的事件中所得的推論有待商榷,而且小行星的岩石物體比彗星堅硬,比較容易被發現,導致高估奧特雲中岩石物體的比例。

亞利桑那州立大學行星天文學家 Alan Jackson 則認為,即使奧特雲中只有 1% 的岩石物體,現有理論也很難解釋它們是如何從小行星帶飛到那裡。他表示這項發現支持了「大遷徙假說」(Grand Tack hypothesis)假說,這個假說認為在太陽系誕生後僅 300 萬年,木星快速移向太陽,幾乎到達地球軌道,然後再向外移動到現在的位置上。而在這個過程中,木星將軌道上許多岩石類物體拋到了奧特雲。

doi: 10.1126/science.adf1871

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