啥，小行星也“骨質疏松”？

人上了年紀，如果不注意補鈣，會骨質疏松。

可是你聽說過嗎？很多小行星并非我們想象如巖石或者金屬那么致密，大部分小行星其實也“骨質疏松”，內部含有較多的空隙。甚至部分小行星的孔隙率高度80%。

小行星貝努的碎石堆表面

實際上，大部分小行星并非致密的單體巖石，而為疏松多孔的結構，甚至是碎石堆積的結構，存在不可忽視的孔隙率（Porosity）。小行星孔隙率定義為小行星體積中宏觀空隙的占比。小行星的孔隙率也可以解釋小行星形成機制，即大量小塊巖石通過引力吸積逐漸形成大尺寸小行星。

小行星孔隙率的分布范圍為0%-80%。小行星孔隙率的存在也導致了小行星的體積密度顯著小于顆粒密度。小行星孔隙率越高，體積密度與顆粒密度之間差別越大。

Itokawa 小行星 （孔隙率41%）

小行星的孔隙率也間接反映了小行星的結構信息。如果小行星孔隙率為零，則為單體巖石結構。如果小行星孔隙率超出30%，則很可能為松散的碎石堆結構。絲川小行星的孔隙率約為41%，龍宮小行星的孔隙率約為58%，貝努小行星的孔隙率約為50%，被認為是碎石堆結構。Eros 小行星的孔隙率為10%-30%，推測為破碎的單體巖石。

龍宮小行星 （孔隙率58%）

貝努小行星 （孔隙率50%）

Eros 433 小行星 （孔隙率10-30%）

小行星的“骨質疏松”特性對行星防御有著重要影響。

首先，“骨質疏松”的小行星結構強度更低，在大氣層中更容易解體并發(fā)生空爆，降低了小行星直接撞擊地表的可能性。其危害形式主要表現(xiàn)為沖擊波損傷效應。當然如果小行星的直徑足夠大，小行星還是會撞擊地表。

其次，“骨質疏松”的小行星在受到動能撞擊時，成坑寬而淺。而單體巖石結構的小行星在受到動能撞擊時，更容易形成深而窄的坑，會有更多濺射物被高速拋射出去，而高速濺射物越多，防御效果越好。因此在質量相同的條件下，“骨質疏松”的小行星更難防御。好在“骨質疏松”的小行星的密度一般較低，像龍宮/貝努小行星的密度均為1.2 克/立方厘米，在同樣的亮度條件下，質量也更輕。

2019年4月5日，隼鳥二號釋放了一顆微型撞擊器，將一塊約2公斤的銅板加速到約2公里每秒，最終在龍宮小行星表面上形成了一個直徑約17米、深約3.5米的撞擊坑。同時發(fā)現(xiàn)坑中間還存在一個直徑約3米、深約0.6米的中央坑。也反映了小行星可能是分層結構，其表面孔隙率與內部空隙率是不同的。

最后，“骨質疏松”的小行星在遭到高速撞擊時更容易解體成碎塊，有利于實施摧毀。

以上分析仍然為定性分析，關于孔隙率對行星防御效果的影響還需要開展更多理論和數(shù)值研究。

“骨質疏松”還會降低小行星的經(jīng)濟價值。16 Psyche （靈神星）是位于小行星帶的一顆M型小行星，根據(jù)之前的估計，該小行星上96%的成分是鐵和鎳，資源總價值超過10000萬億美元。Psyche 于1852年由意大利天文學家發(fā)現(xiàn)，是太陽系中發(fā)現(xiàn)的第16號小行星，等效直徑約226公里，相當于南京到杭州的直線距離。

該小行星被認為是一顆行星胚胎的內核，在撞擊作用下，該行星胚胎的幔層和殼層被剝離。原本小行星帶處應該存在一顆大行星，由于木星過于“貪吃”，導致沒有足夠的物質讓這顆行星胚胎發(fā)育成大行星。

由于地核在地面極深處，人類尚不具備直接探測地核的能力。對 Psyche進行探測，將可能是人類極其罕見的機會去探測一顆行星內核，對研究大行星的形成與演化具有至關重要的意義。

NASA計劃2022年發(fā)射飛行器去探測靈神星，預計2026年到達靈神星開展科學探測。

然而，根據(jù)近期一項研究，亞利桑那大學的研究人員發(fā)現(xiàn)，Psyche的孔隙率可能高達35%，已經(jīng)超出了碎石堆小行星的臨界孔隙率。與之前認為Psyche是一顆堅硬的行星內核相比，其更可能是一顆類似貝努的碎石堆小行星。

35%的孔隙率說明其礦物含量比之前估計要少35%左右。根據(jù)亞利桑那大學的研究人員估計，其80%的成分為金屬、7%為低鐵輝石、10.5%為碳質球粒隕石。與之前估計其96%成分為鐵和鎳相差甚遠。

如此這般，只怕其經(jīng)濟價值就要大打折扣了。