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欧洲探测器与一颗大型小行星的一次短暂相遇表明，这颗太空岩石很可能是在行星形成过程中完整遗留下来的。但这次飞掠提出了比解答更多的问题，为我们提供了关于小行星构成和内部结构的诱人但有些令人费解的线索。
这艘探测器是欧洲航天局的“罗塞塔”号探测器，于 2010 年 7 月飞掠了吕特西亚小行星。该探测器正在前往计划于 2014 年与丘留莫夫-格拉西缅科彗星相遇的途中；“罗塞塔”号于今年 6 月关闭了大部分系统并进入通信休眠状态，以便在其为期 2.5 年的飞往会合点的巡航过程中节省能源。“罗塞塔”号的科学家们现在已经分析了从小行星飞掠中获得的图像和其他数据；研究结果发表在 10 月 28 日出版的《科学》杂志上的一组三篇研究报告中。
研究人员的主要结论是，吕特西亚看起来像是一个古老的星子，属于太阳系历史最初数百万年中合并形成行星的那种类型。这与一些探测器访问过的小型天体形成对比，例如 丝川小行星 和 玛蒂尔德小行星，它们看起来不像是一个个单独、坚固的遗留物，而更像是行星碎片和残骸构成的松散、多孔的集合体。
然而，吕特西亚的密度太大了，不应具有太大的孔隙率。“罗塞塔”号的科学家根据对吕特西亚不规则物理尺寸（121 x 101 x 75 公里）的目测评估，以及通过跟踪“罗塞塔”号发回地球的无线电信号而产生的质量测量，推导出了该小行星的密度估算值。即使在 3,170 公里的飞掠距离上，小行星对过往探测器的引力拖曳也足以使“罗塞塔”号的轨迹发生偏转，并使探测器的无线电传输发生多普勒频移。多普勒频移的大小反映了吕特西亚引力的强度，从而反映了它的质量。
吕特西亚的密度为每立方厘米 3.4 克，与已知密度最大的小行星灶神星不相上下。“它的密度比花岗岩大约高 20%，所以那里的物质确实非常致密，”德国卡特伦堡-林道马克斯·普朗克太阳系研究所的行星研究员霍尔格·西尔克斯说，他是 其中一项新研究 的主要作者。这意味着吕特西亚必定是固体的，或者非常接近固体，其成分应该从太阳系诞生之初就保存至今。“它具有相当大的强度，所以你需要大量的能量才能把它砸成碎片，”他说。
像吕特西亚这样的星子掌握着行星形成过程的重要线索。“它真的非常巨大，所以看到一个真正从早期幸存下来的巨大遗留物非常有趣，”西尔克斯说。
但这并不是说吕特西亚一帆风顺；这颗小行星古老的表面布满了数十亿年来较小天体撞击留下的伤痕。它的表面布满了 350 多个直径至少 600 米的陨石坑，其中包括一个巨大的陨石坑，名为马西利亚，直径约 55 公里。“当然，我们今天看到的很多物质都被削掉了，”西尔克斯说。“但它并没有受到将其粉碎成碎片的撞击。”
陨石坑记录和滑坡的照片证据表明，小行星表面覆盖着一层深厚的、类似于月球土壤的尘土状土壤，或称风化层。“我们知道我们看到的是数百米，甚至一公里厚的风化层，其密度非常低，”西尔克斯说。
这种低密度外部物质类似于被称为球粒陨石的原始陨石，很难与小行星的整体高密度相协调，后者的密度超过了大多数球粒陨石。“这真是令人费解，”加州大学圣克鲁兹分校的行星科学家 埃里克·阿斯普豪格 说，他没有参与这项新研究。阿斯普豪格说，在没有质量测量的情况下，人们可能会天真地假设类似外观的小行星的孔隙率约为 20%。“突然间，你有了这颗小行星吕特西亚，人们不得不假设它的孔隙率基本上为零，这与这种布满尘埃、陨石坑密布、长期以来一直被撞击的表面完全不符，”他说。“试图弄清楚这到底是怎么回事真的令人困惑。”
一种可能性是吕特西亚是部分分化的，这意味着它有一个金属核心，就像一颗半熟的小行星。分化的结构将有助于解释吕特西亚的整体高密度，特别是如果撞击在较重的金属在核心凝结后，剥离了一些密度较低的物质。“我看到一个身体，它有一个真正破损的地幔，可能在地幔深处有一个铁核，”阿斯普豪格说。“不幸的是，我们可能永远不会知道。”至少，“罗塞塔”号永远不会再返回那里，因此它无法提供数据来解开这个谜团。
这就是飞掠探测的根本问题，飞掠探测本质上是探测器主要任务的附加项目，很少能提供像主要事件那么多的科学成果。以“罗塞塔”号以每小时 55,000 公里的速度飞掠吕特西亚为例，一次短暂的会合只持续了几个小时，虽然提供了一些关于目标天体的线索，但没有机会进行详细的后续调查。
“很遗憾我们没有停留足够长的时间，”西尔克斯说。“如果我们停留一段时间，我们将能够更多地了解物体的内部，当然还有表面。”随着“罗塞塔”号飞得越来越远，超越小行星带，以便近距离观察丘留莫夫-格拉西缅科彗星，西尔克斯希望小行星着陆器任务不会落后太远。“这是下一代任务前往小行星带的一个很好的论据，”他说，“因为他们真的必须在那里着陆，并且……不仅仅是刮擦表面，而是真正进入原始物质，找出那里有什么。”