摘要：加州理工学院IPAC研究中心的最新发现颠覆了天文学界对小行星分类的传统认知。通过创新的偏振光分析技术，科学家发现两类表面成分截然不同的小行星——富含金属的M型小行星和硅酸盐构成的K型小行星——实际上拥有共同的古老起源，它们表面都覆盖着一层极为罕见的陨硫铁尘埃，

信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/08/250822073802.htm

加州理工学院IPAC研究中心的最新发现颠覆了天文学界对小行星分类的传统认知。通过创新的偏振光分析技术，科学家发现两类表面成分截然不同的小行星——富含金属的M型小行星和硅酸盐构成的K型小行星——实际上拥有共同的古老起源，它们表面都覆盖着一层极为罕见的陨硫铁尘埃，这一"指纹"特征表明它们很可能来自同一颗在太阳系形成初期被撞碎的原始天体。

这项发表在《行星科学杂志》上的研究采用了前所未有的观测方法，利用加州理工学院帕洛玛天文台的WIRC+Pol仪器测量小行星反射光的偏振特性，而非传统的光谱分析。研究负责人乔·马西罗指出："偏振让我们能够深入了解小行星中的矿物质，而这些是仅凭小行星反射阳光的程度或反射光的光谱无法获得的。"这一技术突破为理解早期太阳系的混乱历史提供了全新视角。

技术革新破解古老谜题

动画展示了小行星在不同相位下，根据其相对于太阳的位置变化而呈现的样子，类似于月相。图片来源：加州理工学院/IPAC/K. Miller

传统的小行星分类主要依赖光谱分析，通过测量天体表面反射的不同波长光线来判断其矿物构成。在这套分类体系中，M型小行星富含铁镍等金属元素，而K型小行星则主要由硅酸盐矿物组成，两者被认为属于完全不同的天体类别。然而，马西罗团队采用的偏振测量技术揭示了光谱分析无法探测到的深层信息。

偏振描述的是光波振动的方向特性，不同矿物质在反射光线时会产生特定的偏振模式。更重要的是，这种偏振响应会随着观测角度的变化而发生规律性改变。马西罗解释道："小行星相位角的变化会显著影响极化，而这种响应是由于表面物质的多样性造成的。即使矿物没有任何颜色或光谱响应，这种技术也可以探测其成分。"

通过系统性观测不同相位角下的偏振变化，研究团队发现M型和K型小行星都展现出相同的偏振特征模式。这种一致性指向一个令人震惊的结论：尽管表面成分存在显著差异，这两类小行星实际上拥有相同的表面尘埃层组成——都含有陨硫铁这种极为稀有的矿物。

帕洛玛天文台的WIRC+Pol仪器在这项发现中发挥了关键作用。该设备是目前世界上为数不多能够进行深度红外偏振测量的专业仪器，其精确度和灵敏度使得科学家能够探测到微弱的偏振信号变化。马西罗对这一设施给予高度评价："对于我所需要的红外偏振数据，没有其他仪器能达到如此深的深度。这是帕洛玛天文台独有的资产。"

重构太阳系早期历史

陨硫铁作为一种由铁和硫构成的矿物，在太阳系中极为罕见，这使得它成为追踪天体起源的理想"指纹"标记。马西罗强调："硫铁矿非常罕见，所以我们可以将其作为指纹，将这两种不同类型的物体联系起来。"这一发现的意义远超小行星分类学本身，它为重新认识太阳系形成历史提供了重要线索。

研究团队提出的理论模型认为，M型和K型小行星很可能起源于同一颗大型原始天体的不同内部层次。这种分层结构类似于地球的内部构造，包含成分不同的核心、地幔和外壳。当这颗原始天体在早期太阳系的剧烈碰撞中被撞碎时，来自不同层次的碎片形成了今天我们观测到的不同类型小行星。

这一假设得到了现代行星形成理论的支持。在太阳系诞生的最初几亿年里，大量原始行星胚胎在引力作用下聚集成形，但随后的剧烈碰撞又将许多天体撕裂。这种"大轰炸期"留下的碎片正是今天小行星带的主要组成部分。马西罗将小行星比作"太阳系形成时未使用的部件"，它们保存着46亿年前太阳系诞生时的原始信息。

至于陨硫铁尘埃层的具体形成机制，研究团队提出了两种可能性。一种是这种尘埃在原始天体破裂之前就已经存在于其表面，另一种则是在撞击事件中产生并均匀覆盖了所有碎片。无论哪种情况，这层特殊的尘埃都成为了连接不同小行星类型的关键证据。

深空考古学的新篇章

这项研究的更广泛意义在于它展示了小行星作为"太阳系化石"的巨大科学价值。马西罗指出："小行星让我们有机会观察早期太阳系的情况，就像第一批固体物体形成时的状态定格一样。"与地球等大型行星经历了数十亿年地质活动改造不同，小行星基本保持着太阳系形成初期的原始状态。

当前的小行星研究正经历着技术方法的重大革新。除了偏振测量技术的应用，光谱学、雷达观测、以及空间探测器直接取样等多种手段正在为这一领域注入新的活力。日本的隼鸟号和隼鸟2号任务，以及NASA的OSIRIS-REx任务都成功从小行星表面采集了样本，为实验室分析提供了珍贵的原始材料。

偏振测量技术的优势在于它能够从地面进行大规模系统性观测，成本相对低廉且效率较高。随着观测技术的不断改进和数据积累的增加，科学家有望发现更多此前被忽视的小行星家族关系，进一步完善我们对太阳系演化历史的理解。

这项研究也为未来的小行星探测任务提供了重要指导。了解小行星的真实起源和内部结构对于制定探测策略、选择着陆点位、以及解读观测数据都具有重要意义。特别是对于那些被考虑用于资源开发的近地小行星，准确判断其成分和结构特征将直接影响开发的可行性和经济价值。

从更长远的角度看，小行星研究正在从纯粹的科学探索转向具有实际应用价值的领域。随着商业航天的兴起和深空探索技术的进步，小行星不仅是了解太阳系历史的时间胶囊，也可能成为人类未来太空活动的重要资源基地。马西罗团队的发现提醒我们，即使是表面看似完全不同的天体，也可能隐藏着意想不到的内在联系，这种复杂性将为未来的太空资源利用带来既有挑战也有机遇的前景。

来源：人工智能学家