在太陽系中，小行星保存著46億年前太陽系形成初期的原始信息。天文學(xué)家根據(jù)小行星反射太陽光的能量強(qiáng)度與波長的關(guān)系，將小行星劃分為S、C、X三大類。其中，S類小行星是近地小行星中最常見的類型，主要分布于主小行星帶內(nèi)側(cè)，其主要成分為橄欖石、輝石等硅酸鹽礦物，與地球上常見的普通球粒隕石相似。通常，科學(xué)家需將小行星光譜與地球上隕石的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，才能推測(cè)其礦物組成。然而，太空中的觀測(cè)條件與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境存在諸多差異，導(dǎo)致比對(duì)工作面臨諸多挑戰(zhàn)。

近日，中國科學(xué)院上海天文臺(tái)等國際研究團(tuán)隊(duì)在小行星光譜研究領(lǐng)域取得進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)通過一系列普通球粒隕石樣品的實(shí)驗(yàn)分析，系統(tǒng)研究了S類小行星在可見光/近紅外波段的光譜響應(yīng)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，高相位角觀測(cè)條件與細(xì)顆粒表面物質(zhì)均會(huì)顯著增加光譜斜率，其效果類似于太空風(fēng)化作用。換句話說，小行星的表面狀態(tài)和觀測(cè)角度會(huì)“扭曲”其光譜特征，需加以校正才能準(zhǔn)確解讀其成分。

研究還揭示了熱變質(zhì)與沖擊變質(zhì)對(duì)光譜的“對(duì)抗性”影響，即熱變質(zhì)作用越強(qiáng)，吸收特征越明顯；沖擊變質(zhì)程度越高，吸收特征越弱。這一發(fā)現(xiàn)為科學(xué)家反推小行星熱演化歷史提供了新線索。同時(shí)，研究澄清了一個(gè)學(xué)界長期存在的疑問：盡管S類小行星表面含有少量鐵鎳金屬（通常低于10%），但這些金屬對(duì)光譜形態(tài)的影響幾乎可以忽略不計(jì)。

基于上述研究成果，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步分析了多個(gè)小行星探測(cè)任務(wù)的目標(biāo)天體。結(jié)果表明，美國NASA OSIRIS-APEX任務(wù)的目標(biāo)——99942 Apophis，以及中國天問二號(hào)任務(wù)的目標(biāo)——469219 Kamo‘oalewa，均為與LL型普通球粒隕石成分相似的S類近地小行星；嫦娥二號(hào)任務(wù)飛越探測(cè)的4179 Toutatis，其成分更接近L型普通球粒隕石。這一系列比對(duì)不僅驗(yàn)證了光譜分析方法的可靠性，也為我國未來小行星采樣返回任務(wù)提供了重要的科學(xué)依據(jù)。

這項(xiàng)研究深化了學(xué)界對(duì)S類小行星表面物質(zhì)組成的理解，推動(dòng)了小行星成分遙感的發(fā)展，為中國小行星探測(cè)任務(wù)提供了關(guān)鍵科學(xué)支撐。

相關(guān)研究成果發(fā)表在《天體物理學(xué)報(bào)增刊》（Astrophysical Journal Supplement Series）上。研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國博士后科學(xué)基金等的支持。