回收的小行星样品和陨石的反射光谱为从观测获得的小行星反射光谱中识别小行星的构成物质提供了线索。
东北大学研究生院科学研究生院地球科学系研究生天野佳奈（现客座研究员）、国立研究开发法人中村智树教授由米乐m6官方网站松冈萌惠研究员和东京大学研究生院空间与行星科学研究生院地球与行星科学研究所地球与行星科学研究所橘正吾教授领导的研究小组测量了小行星探测器隼鸟 2 号从小行星龙宫回收的样本的反射光谱，其方式可以防止它们与地球大气层发生反应。通过比较龙宫样本（来自与龙宫类似的小行星的陨石）和实验加热的陨石样本，我们发现陨石与地球大气中的水和氧气发生反应，导致其反射光谱变得比在太空中更亮。基于这一结果，通过考虑反射光谱因地面陨石的变化而发生的变化，通过观察预计将提高识别小行星构成材料的准确性。
该成果将于 2023 年 12 月 7 日发表在美国科学促进会 (AAAS) 出版的学术期刊上科学进步
研究背景
比行星还要小的小行星是了解太阳系天体如何形成的关键。构成小行星的矿物质和有机材料包含太阳系历史早期的信息。
为了查明太阳系中发现的超过百万颗小行星各自由何种物质组成，人们正在使用望远镜和人造卫星观测小行星的反射光谱。人们正在努力通过将小行星的反射光谱与实验室分析被认为来自小行星的“陨石”获得的反射光谱来识别小行星的构成材料。
与地面上可以获得的陨石相比，2020年由隼鸟2号航天器从小行星龙宫带回地球的龙宫样本并没有经历地球环境的任何变化，仅通过陨石分析无法理解的小行星在太空中的出现正在被阐明。
Ryugu 样品的主要成分是含水矿物（注5），根据陨石的组成矿物分类，为CI型陨石（以下称CI型陨石(注6)))（图1）。然而，当比较两者的反射光谱时，Ryugu样本比CI型陨石暗得多，并且在人眼可见的波长范围（可见波长范围）内的反射率差异是其两倍（图2）。
另一方面，据报道，当 CI 型陨石被实验加热到 500 摄氏度时，它表现出与龙宫相当的暗反射光谱。然而，在加热后的CI型陨石中，含水矿物部分分解，可以说其与含水矿物未分解的龙宫样品具有不同的组成。
这里出现的问题是“尽管 Ryugu 的组成矿物与 CI 型陨石相似，但为什么 Ryugu 的反射光谱明显比 CI 型陨石暗？”为了找出原因，在这项研究中，我们测量了 Ryugu 样本、1864 年落在法国的 Orgueil 陨石（CI 型陨石的代表）和 Orgueil 样本的反射光谱在不同条件下进行实验加热的陨石，并将它们相互比较，同时考虑到样品的组成矿物。
此举措
首先，该研究小组建立了一种在不暴露于地球大气层的情况下测量样品反射光谱的方法，并成功测量了龙宫样品在尽可能接近其在太空中出现的状态下的反射光谱。研究小组还在真空和还原气氛下在不同的温度和时间条件下对CI型陨石进行了实验加热，以便将它们与龙宫样本进行比较。与龙宫样品类似，加热样品的反射光谱是在不暴露于地球大气的情况下测量的。通过比较获得的反射光谱，我们发现加热到 300 摄氏度的样品最好地再现了 Ryugu 反射光谱的特征（图 2）。
当我们检查加热后陨石样品的组成材料时，我们发现，虽然水合矿物在300度的实验加热下没有分解，但水合矿物中所含的铁被还原了。研究还发现，加热去除了未加热的奥盖尔陨石中所含的分子水，并使硫酸盐脱水。加热至 300 度的奥盖尔陨石的矿物特性与龙宫陨石的矿物特性更为匹配。根据之前的研究结果，似乎更有可能的是，龙宫过去并没有在太空中被加热到300摄氏度左右，而是像奥盖尔陨石这样的CI型陨石长期暴露在地球环境中，导致含水矿物中的铁氧化，吸附地球的水，形成硫酸盐，而这种实验加热在一定程度上消除了这些变化对地球的影响。换句话说，奥盖尔陨石在1864年坠落地球后的150多年里，与大气中的氧气和水分子发生了反应，其反射光谱可以说已经被有关全球环境的信息“覆盖”了。这项研究证实，与用于对陨石进行分类的其他分析技术（例如电子显微镜）相比，反射光谱对地球对原始陨石的改变特别敏感。
未来发展
迄今为止，人们认为作为CI型陨石母体的小行星在光谱观察时会像CI型陨石一样表现出相对明亮的反射光谱。然而，这项研究表明，作为其基础的CI型陨石的反射光谱由于与地球大气层的反应而发生了明亮的变化，这表明CI型陨石的母体表现出与龙宫类似的较暗（黑色）的反射光谱。
这项研究的结果展示了陨石的反射光谱如何因其在地球上的变化而发生变化，可以说为通过观察（即无需在实验室中实际分析材料）准确识别太阳系中众多小行星的每颗小行星的构成材料提供了线索。
图 1。Ryugu 样本和 Orgueil 陨石（CI 型）的照片。 Ryugu 样本主要由比 Orgueil 陨石更暗的物质组成（左：JAXA，右：作者的照片）。
图 2Ryugu 样品（图中的蓝线）、未加热的 CI 型陨石（黑色虚线）和加热至 300 度的 CI 型陨石（红线）的反射光谱。 Ryugu样品和加热至300度的CI型陨石的反射光谱特征在整体低反射率、3微米左右波长的特征以及10微米左右波长的特征方面非常吻合。论文中的图5A进行了修改。
这项研究得到了日本学术振兴会科学研究补助金（项目编号 JP21J13337、JP20H00188）和东北大学环境与地球科学国际联合研究生项目 (GP-EES) 的支持。
标题：根据碳质小行星 Ryugu 和陨石样本的反射光谱重新分配 CI 球粒陨石母体
作者：天野佳奈*,1，松冈萌2，中村智树1，香川英一1，藤冈尤里1，桑德拉·M·波廷3，广井贵宏4，辰巳绘里5，拉尔夫·E·米利肯4，埃里克·奎里科6，皮埃尔·贝克6，罗萨里奥·布鲁内托7，上杉雅之8，高桥吉雄9，河合贵宏9，山下翔平10，榎户佑马1，和田大河1，古川义博1，迈克尔·E·佐伦斯基11，德里斯·塔基尔12，黛博拉·L·多明格13，卡米洛·哈拉米洛-科雷亚14，费丝维拉斯13，阿曼达·R·亨德里克斯13，菊入水叶1，森田知世1，尤里本久义15，野口隆明16，冈崎龙二17，薮田光18，奈良冈宏17，坂本加奈子5，橘正吾9，矢田彻5，西村正宏5，中藤爱子5，宫崎晶子5，瑜伽田霞5，阿部正直5，冈田达明5，臼井智宏5，吉川诚5，齐木贵直5，田中聪5，照井冬人19，中泽悟5，渡边诚一郎20和津田佑一5.
*通讯作者：天野佳奈，东北大学科学研究生院客座研究员
1 东北大学
2 产业技术综合研究所
3 代尔夫特理工大学
4 布朗大学
5 空间科学研究所
6 格勒诺布尔阿尔卑斯大学
7 巴黎萨克雷大学
8亮光科学研究中心
9 东京大学
10 高等研究大学/高能加速器研究机构
11 美国宇航局/JSC
12 雅各布斯，NASA/JSC
13 行星科学研究所
14 宾夕法尼亚州立大学
15 北海道大学
16京都大学
17九州大学
18 广岛大学
19 神奈川工业大学
20 名古屋大学
已出版的杂志：科学进步
DOI：101126/sciadvadi3789
网址：http://wwwscienceorg/doi/101126/sciadvadi3789.