韋伯望遠鏡發現，宇宙中價值最高的富金屬天體靈神星，居然生鏽了

科學家利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（JWST）在神秘的富金屬小行星16 Psyche上發現了水的成分。這一發現表明，水分以鐵鏽的形式存在，並可能揭示這個神秘天體的形成過程。

16 Psyche是位於火星和木星之間主小行星帶中非常不尋常的一顆小行星。這個長約173英里（280公里）的土豆形天體曾一度被認爲是完全金屬的。Psyche表面極其光亮，這讓研究人員猜測它可能是一個行星胚胎（行星構建塊）的富鐵核心，並且可能揭示地球和其他類地行星的形成過程。有些人估計，這顆小行星的稀有金屬成分價值高達100,000千萬億美元，簡直是太空中的金礦。

正是這個關於其成分的假設，促使了NASA正在進行的Psyche任務。該任務於2023年10月發射，預計在2029年抵達小行星，以進行深入研究。然而，並非所有閃閃發光的東西都是黃金，甚至也不全是金屬。在過去十年裡，關於Psyche的密度和反射光譜的新數據——即小行星表面反射的不同波長的陽光強度——表明它很可能是一個混合硅酸鹽和金屬的世界。

2017年，研究人員發現了另一種成分的誘人痕跡：水。來自紅外區域的光譜，在我們感知爲熱卻看不到的長波長處，顯示了氫氧基團（OH分子，水的一部分）的特徵。儘管這些結果表明Psyche的表面可能含有少量的水，無論是以冰的形式還是水合礦物的形式，但由於光譜是使用NASA在夏威夷的地基紅外望遠鏡設施收集的，可能被地球大氣中的水污染，所以結果並不確定。此外，研究人員還沒有在略高的紅外波長上找到更確鑿的水的特徵。這一特徵已幫助其他天文學家“檢測到月球上廣泛存在的分子水，但尚未用於小行星”，研究作者、哈佛大學和史密鬆天體物理中心的行星科學家斯蒂芬妮·賈馬克在給記者的一封電子郵件中表示。

爲了確定Psyche是否真的有水，賈馬克和來自美國和德國多家機構的科學家們轉向了JWST的兩個紅外傳感儀器：近紅外光譜儀（NIRSpec）和中紅外儀器（MIRI），它們分別可以檢測較短和較長的紅外波長。通過在2023年3月將這些儀器對準小行星，科學家們收集了由當時正面向望遠鏡的Psyche北極反射的光譜快照。其結果已被《行星科學雜誌》接受，並通過arXiv提供了預印本。

NIRSpec數據顯示了氫氧基的特徵，確認了其在小行星上的存在。更重要的是，賈馬克指出，高質量的數據允許與其他隕石的氫氧基特徵進行比較，顯示Psyche的氫氧基特徵與某些含鏽的富碳隕石相似。這一發現使研究人員得出結論，Psyche上的氫氧基與金屬結合形成了鐵鏽。

然而，MIRI數據缺乏確鑿的水的特徵。儘管如此，研究人員不能排除水的存在，因爲它可能存在於JWST無法看到的Psyche的其他部分。也有可能水的濃度低於MIRI的檢測限，使其濃度不到月球上的一半，而月球上的水本身在2.25磅（1公斤）土壤中也僅相當於一滴雨水。

除了形成鐵鏽，Psyche的氫氧基還提供了有關小行星形成的線索。如果氫氧基是在小行星內部形成的，這可能表明Psyche誕生於太陽系的寒冷外邊界，並在數百萬年間逐漸向內移動。然而，現有的證據表明，撞擊Psyche的小行星帶來了含水的撞擊物，並塑造了它。

賈馬克表示，未來的計劃包括研究Psyche表面上水合金屬的具體位置，這些計劃包括“觀察Psyche的南極，其中包含一個大坑，可能是與水合撞擊物相遇所導致的”。

富金屬小行星是稀有礦物的豐富來源，也是未來太空採礦計劃的對象。然而，儘管其估計價值很高，Psyche並不在其中——因爲它距離太陽的距離是地球的三倍，對於提取工作來說成本太高，不划算。