亞利桑那州立大學兩名宇宙化學家首次測量出小行星Itokawa表面樣本中所含的水。這些樣本來自Itokawa小行星，由日本太空探測器隼鳥號收集。研究小組的發現表明，在地球歷史早期，類似的小行星撞擊地球，可能產生了地球一半的海水。亞利桑那州立大學地球和空間探索學院的博士後學者，5月1日發表在《科學進展》上的論文第一作者金紫良說：我們發現與太陽系內部物體的平均含量相比，檢測樣本含水更豐富。合著者助理教授邁特蕾伊？博斯（Maitrayee Bose）說：

日本宇宙航空研究開發機構願意與一名美國調查員分享來自Itokawa的5顆微粒，這是一種榮幸，這也反映了我們學校的良好形象（博科園：真是捨得，送了5顆微粒，就聯想到當年阿波羅登月美國送給中國的那丁點月壤？（^？^*）），該團隊在Itokawa樣品中尋找水的想法讓Hayabusa專案感到驚訝。在提出這個想法之前，沒有人想到要尋找水，博斯很高興地告訴大家，我們的直覺得到了回報。在這5顆微粒中，研究小組在其中的兩顆中發現了礦物輝石。

對兩顆粒的原始形貌進行了研究，圖片：Japan Aerospace Exploration Agency （JAXA）， edited by Z。 Jin

在陸地樣品中，輝石的晶體結構中含有水。研究人員懷疑Itokawa粒子可能也有水的痕跡，但他們想知道到底有多少。Itokawa有一段艱難的歷史，包括加熱、多重衝擊、衝擊和破碎。這將提高礦物質的溫度，趕走水分。為了研究這些樣本，研究小組使用了ASU的奈米級二次離子質譜儀（NanoSIMS），它可以非常靈敏地測量這些微小的礦物顆粒。奈米sims的測量結果顯示，這些樣品出人意料地富含水分。他們還指出，即使是像Itokawa這樣名義上乾燥的小行星，實際上也可能比科學家們想象含有更多的水。

支離破碎的世界

Itokawa是一顆花生形狀的小行星，大約1800英尺長，700到1000英尺寬。它每18個月繞太陽一週，平均距離是地球到太陽距離的1。3倍。Itokawa的部分路徑將其帶入地球軌道，最遠的時候，它會掃過火星的軌道。根據Itokawa在地球望遠鏡中的光譜，行星科學家將其歸為S類。這將其與石質隕石聯絡在一起，石質隕石被認為是s型小行星在碰撞中破碎的碎片。s型小行星是小行星帶中最常見的天體之一，它們最初形成於距離太陽三分之一到三倍地球距離的地方。儘管這些小行星很小，但保留了構成它們的水和其他揮發性物質。

有代表性太陽系內部物體中的水，資料來源：Z。 Jin和M。 Bose。資料來源：Hauri et al。

在結構上，Itokawa就像一對被壓在一起的碎石樁。它有兩個主裂片，每個裂片上佈滿了卵石，但總體密度不同，而裂片之間的區域較窄。Jin和Bose指出，今天的Itokawa是一具母體殘骸，至少有12英里寬，曾經一度被加熱到1000到1500華氏度。由於撞擊，母體遭受了幾次巨大的衝擊，最後一次毀滅性的事件使其解體。之後兩塊碎片合併形成了今天的Itokawa，它在大約800萬年前達到了現在的大小和形狀。分析的粒子來自Itokawa的一個叫做繆斯海的地方，這是小行星上一個光滑、佈滿灰塵的區域。

Ziliang Jin（右）和Maitrayee Bose（左）將Itokawa樣品裝入ASU的NanoSIMS 50L儀器的高真空室。圖片：M。 Bose

雖然樣本是在表面採集的，但我們不知道這些顆粒在原始母體中的位置。但我們最好的猜測是，曾被埋在100多米深的地方。儘管母體發生了災難性的解體，樣本顆粒暴露在表面的微隕石的輻射和撞擊下，但礦物質仍然顯示出水沒有流失到太空的證據，此外這些礦物的氫同位素組成與地球沒有什麼區別。這意味著s型小行星和普通球粒隕石的母體可能是類地行星重要水源和其他一些元素。之所以能這麼說，只是因為對返回的小行星再生巖樣本（它們表面的灰塵和岩石）進行了原位同位素測量，這使得這些小行星成為勘探的優先目標。

尋找樣品

博斯正在ASU建立一個清潔實驗室設施，該設施將與NanoSIMS（部分由美國國家科學基金會資助）一起，成為公立大學中第一個能夠分析太陽系其他天體塵埃顆粒的此類設施。日本的另一項任務“隼鳥2號”目前正在一顆名為“琉球”的小行星上，它將在那裡收集樣本，並於2020年12月帶回地球。亞利桑那州立大學隕石研究中心主任米納克什·瓦德瓦（Meenakshi Wadhwa）教授是“隼鳥2號”任務化學初步分析小組的成員。ASU也參與了美國宇航局的奧西里斯-雷克斯樣本返回任務，該任務圍繞著一顆名為Bennu的近地小行星執行。在其他儀器中，這艘飛船攜帶著奧西里斯-雷克斯熱發射光譜儀（OTES）：

由亞利桑那州立大學攝政學院的菲利普·克里斯坦森教授設計並在該校建造。奧西里斯霸王龍計劃於2020年夏天從本奴收集樣本，並於2023年9月帶回地球。對於正在描繪太陽系形成過程的行星科學家和宇宙化學家來說，小行星是一個巨大資源。作為行星系統的剩餘組成部分，它們在儲存太陽系早期的物質的同時，彼此之間存在著巨大的差異，如果我們真的想對行星物體進行深入研究，取樣返回任務是必須的。隼鳥號前往Itokawa的任務擴大了我們對幫助形成地球那些天體揮發性物質的瞭解。如果圍繞其他恆星岩石系外行星也存在類似的產水機制，也就不足為奇了。