为何说小行星是太阳系“时间胶囊”？
为何说小行星是太阳系“时间胶囊”？
编号为2020 XL5的小行星构想图。
美国航天局发布的小行星探测器在小行星贝努附近飞行的效果图。
我国行星科学研究水平如何，为什么说小行星是太阳系“时间胶囊”？6月30日是国际小行星日。
带着这些问题，记者走进中国地质科学院地质研究所行星科学研究中心，走近行星科学前沿。
地球科学向行星领域拓展
研究火星、金星和月球、小行星，是为了更好理解地球何以成为今天的样子。
金星提醒人们，大气和辐射平衡一旦走向极端，行星环境可能发生根本性转变；火星提醒人们，一个行星即使曾经存在水活动，也可能在长期演化中失去维持宜居环境的能力。
小行星留存太阳系原始物质和演化记录，是探索天地演化的重要载体；月球保存了早期撞击、岩浆演化及地球早已湮灭的远古地质信息。
“这些研究共同指向一个认识，行星环境的稳定性有边界，超过边界后，系统恢复可能非常困难。
”中国地质科学院地质研究所所长杨志明说，地球科学向行星领域拓展，我们整体进入并跑、部分领域领跑的快速发展新阶段。
作为行星演化研究国际第一梯队的一员，我国在月球样品同位素定年、矿物学分析、冲击变质研究等方面取得一系列成果。
我国通过嫦娥五号月壤样品，揭示月球20亿年前仍存在火山活动，重建近20亿年以来的撞击通量历史，得到国际广泛认可；在地外样品研究中，自主研发了国产首台双聚焦SIMS，分析能力国际领先。
随着越来越多航天任务实施，我国拥有越来越多第一手样品、第一手探测数据，有条件提出自己的科学问题、形成自己的技术体系、贡献自己的国际成果。
为火星采样做准备
未来行星科学不只要回答“这些天体是什么、怎么演化”，还要回答哪些资源存在、如何识别评价、如何进行探测利用。
“行星科学与传统地质研究交叉，是我们最具潜力也最具辨识度的发展优势。
”中国地质科学院地质研究所行星科学研究中心负责人龙涛说。
开展月球水冰、火星含水矿物、小行星水和挥发分、金属资源及原位资源利用研究，自然资源和地质调查系统有深厚的基础，具备天然优势。
2005年前后，原国土资源部就组织成立探月工程相关工作机制，建立月球实验场、火星实验场，围绕地外环境下物质性质、结构和地质过程开展模拟研究。
此后围绕月球地质图编制、嫦娥任务着陆区选址、阿波罗和月球号样品研究、嫦娥五号和六号返回样品研究以及火星采样返回任务选址论证等，形成较系统的行星地质研究基础。
“火星方向上，我们持续开展火星地质图编制、着陆区评价和宜居环境分析，也参与了天问三号着陆区筛选，核心是从地质角度回答‘采哪里、采什么、为什么采’。
”龙涛说，同时面向未来地外样品中有机质、挥发分和轻元素分析的新需求，推进自主研发的大型二次离子质谱仪提升微区、微量、原位、高精度测试能力，为后续深空探测样品研究提供支撑。
锚定太阳系的“时间胶囊”
尽管地球早期可能遭受撞击会瞬间剥离大气、中断宜居环境连续性，但是小行星和天体物质输入带来水和挥发性元素，构成原始水圈和大气圈的重要来源。
从这个角度讲，小行星物质输入是生命演化的“原始资本”。
小行星是太阳系早期物质的“时间胶囊”。
研究小行星，有助于理解地球水、有机质和早期物质来源，也能帮助人类认识未来深空资源。
据透露，围绕天问二号小行星采样返回，目前已在样品研究、行星编图和高端仪器方面做准备。
“小行星样品回来以后，要在很少样品量上尽可能获得可靠信息，我们布局了矿物化学、同位素年代学、挥发分和空间风化分析等流程。
”龙涛说，火星、金星和月球、小行星，都是理解地球的一面镜子。
公众支持行星科学，就是支持人类更好认识地球、保护地球、走向未来。
10月13日灶神星冲日，“最亮小行星”迎来观测良机
天空中最亮的小行星——灶神星将于10月13日冲日，冲日前后亮度约为6.3等，迎来观测良机。为什么冲日前后是观测灶神星的好时机？中国科学院紫金山天文台科普主管王科超说，冲日是指天体与太阳的地心视黄经相差180度，此时天体、地球、太阳三者近似排成一条直线，地球恰好位于中间。
冲日前后，灶神星处于本轮会合周期中距离地球较近的阶段，被太阳照射的一面几乎完全朝向地球，亮度高且整夜可见，因此观测条件最为有利。
“10月中旬的前后数周都比较适合观测。
”王科超介绍，冲日时，灶神星在日落时从东方升起，几乎整夜可观测。
天文爱好者可借助双筒望远镜寻找它。
由于人类肉眼的观测极限约为6等，视力极佳的观测者，在无光污染的暗夜环境下有机会尝试肉眼观测它。
无论用肉眼还是用望远镜观测，灶神星均呈现星点形态。
“灶神星在星空中的位置也并非固定，相对于背景恒星每天会略微向西移动，但移动幅度很小。
借助星图定位，并连续观察几晚，就有机会从相对固定的背景恒星中辨认出这个会慢慢‘挪动’的小行星星点。
”王科超说。
值得一提的是，灶神星与地球距离最近时发生在10月9日，比冲日早4天，并非恰好发生在冲日当天。
王科超解释道，冲日看的是天体与太阳在天空中的相对位置，而不是距离远近。
灶神星的轨道既不是正圆，也与地球轨道不在同一平面，其轨道与黄道面存在约7度的倾角，因此“方向最对”和“距离最近”并不一定落在同一天。
王科超介绍，灶神星于1807年3月29日被发现，是人类发现的第四颗小行星。
灶神星个头相对较大、反照率高，是从地球上看最亮的小行星。
灶神星还有一个特别之处：地球上已经找到了来自它的陨石。
王科超解释道，陨石是太阳系天体形成和演化过程中不同阶段残留的“化石”。
灶神星在漫长的演化过程中经历过剧烈撞击，一些表面岩石由此被抛入太空，部分碎片最终落到地球。
在地球上收集到的无球粒陨石中，有一大类被称为HED族无球粒陨石。
HED取自三类陨石英文名称的首字母，分别是古铜钙长无球粒陨石（Howardite）、钙长辉长无球粒陨石（Eucrite）和古铜无球粒陨石（Diogenite），它们被认为来自灶神星。
“绝大多数陨石很难确定母体来源，但HED陨石不仅是已发现无球粒陨石中数量最多的族群之一，而且母体来源明确，这些‘送到地球的灶神星样品’为科学家研究灶神星的形成演化和撞击历史提供了重要依据。
”王科超说。
（新华社）
无推进剂航天器技术或助人类抵达星辰
## 一枚联盟FG火箭从拜科努尔航天发射场的加加林起点（15号发射工位）发射。图片来源：比尔英戈尔斯 未来的航天器或许可以通过从行星、阳光和太阳风中获取动量而非使用机载燃料来飞得更远。
每一种传统火箭都面临着同样的问题：它必须携带用于推进自身的物质。
自从康斯坦丁齐奥尔科夫斯基提出火箭方程以来，航天器一直通过燃烧燃料并向后喷射来依据牛顿第三定律向前运动。
但是添加推进剂也会增加重量，这就需要更多燃料来加速更重的飞行器。
这种复合负担对任务造成了严重限制，也使得星际旅行显得异常困难。
如果航天器不需要携带推进剂就能移动呢？ 一篇全面的综述通过研究太空飞行的无推进剂推进技术来探索这种可能性。
这些方法不依赖化学燃烧，而是从太空中已存在的力中获取能量或动量，有可能支持传统火箭无法完成的任务。
旅行者号航天器成功利用引力弹弓效应探索了外行星。
图片来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室 引力助推用燃料换取时间 引力弹弓是最成熟的无推进剂方法，几十年来一直用于引导航天器。
工程师会在精心选择的时间和角度让航天器掠过行星，使其获得行星轨道动量的一小部分，无需燃烧燃料即可加速。
旅行者号曾利用这一策略到达所有四颗外行星。
它的主要限制在于时机：所需行星必须正确排列，因此发射机会很少，且可行路线受限。
帆利用阳光和太阳风 太阳帆通过利用太阳光的辐射压力提供更持续、更便捷的推进力。
这些巨大的薄膜通过反射光子产生推力，无需燃料就能缓慢但持续地加速。
日本的IKAROS探测器曾成功演示了这项技术，仅依靠太阳光就抵达了金星。
然而，太阳帆需要巨大、轻如蛛丝的材料，这些材料必须在恶劣的太空环境中存活多年，且其性能会随着与太阳距离的增加而显著下降。
伊卡洛斯（IKAROS），这颗展示了太阳帆技术的日本卫星。
图片来源：日本宇宙航空研究开发机构（JAXA） 磁帆采用不同的方法，利用超导线圈产生强大的磁场来偏转太阳风——从太阳持续流出的带电粒子流。
通过推动这种等离子体，磁帆不消耗推进剂就能产生推力。
它们可能比太阳帆提供更好的加速度，且不会像反射膜那样随时间退化。
问题在于？产生所需的磁场需要巨大的超导线圈，其半径可能达到50公里，并且需要维持在低温环境下。
建造和部署此类结构的技术目前根本不存在。
电帆是一种较新的变体，它使用带电系绳而非磁场来排斥太阳风质子。
这类系统有望比磁帆更轻，但它们同样需要部署极长的轻质导线，并且需要大量电力来维持必要的电荷。
每种方法都有其取舍 每种无推进剂方法都有独特优势，但也面临着不同的工程难题。
引力助推目前可行，但需要精确的行星排列。
太阳帆能提供稳定推力，但需要大型且精密的结构。
磁帆和电帆可避免材料退化，但所需技术仍在研发中。
该综述明确指出，没有哪一种单一方法能解决所有挑战，但这些方法结合起来可能从根本上改变我们探索太阳系及更远空间的方式。
对于真正雄心勃勃的星际空间任务而言，不携带推进剂可能不仅是有利的，甚至可能是绝对必要的。
参考文献10.1016j.actaastro.2026.01.024 改编自最初发表于《今日宇宙》的一篇文章。
相关知识 星辰是宇宙中闪烁的天体，包括遥远的恒星、环绕行星的卫星，以及偶尔划过天际的流星。
它们在黑暗中散发微光，曾是古人辨别方向的指南，也承载着人类对宇宙的好奇与想象。
每一颗星辰都有自己的故事，有的诞生于星云坍缩，有的在星系间流浪，是浩瀚宇宙写给地球的浪漫诗篇。
BY: Mark Thompson, Universe Today FY: AI 如有相关内容侵权，请在作品发布后联系作者删除 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
