美国宇航局（NASA）计划在2026年访问小行星Psyche，对其毫米波长辐射的仔细检查产生了该物体的第一张温度图，为其表面特性提供了新的见解。这些发现发表在2021年8月5日《行星科学杂志》(PSJ)上的一篇论文中，朝着解开这个不寻常物体的起源之谜迈出了一步，有人认为它是一颗命运多舛的原行星核心的一大块。Psyche 在小行星带中围绕太阳运行，小行星带是地球和木星之间的一个甜甜圈形空间区域，其中包含超过一百万个直径从 10 米到 946 公里不等的岩石天体。

　　Psyche 的直径超过 200 公里，是最大的 M 型小行星，这是一类神秘的小行星，被认为富含金属，因此可能是原行星核心的碎片，这些小行星分裂为太阳系形成。

　　加州理工学院的行星科学和天文学助理教授、PSJ文章的主要作者凯瑟琳·德·克利尔 （Katherine de Kleer） 说：“早期的太阳系是一个暴力的地方，因为行星体合并然后相互碰撞，同时落入围绕太阳的轨道。” “我们认为这些天体的核心、地幔和地壳的碎片今天仍以小行星的形式存在。如果这是真的，它为我们提供了直接研究类行星物体核心的唯一真正机会。”

　　研究如此远离地球的相对微小的物体（普赛克在距地球 1.795 至 3.29 亿公里的距离内漂移）对行星科学家构成了重大挑战，这就是为什么NASA 计划向普赛克发送探测器以进行检查它近距离。通常，来自地球的热观测——测量物体本身发出的光，而不是从该物体反射的太阳光——是红外波长，只能产生小行星的 1 像素图像。然而，那个像素确实揭示了很多信息。例如，它可以用来研究小行星的热惯性，或者它在阳光下加热和在黑暗中冷却的速度。

　　“低热惯性通常与尘埃层有关，而高热惯性可能表明表面有岩石。”加州理工学院的行星科学博士后学者、PSJ文章的合著者萨维里奥·坎比奥尼 （Saverio Cambioni） 说。“然而，区分一种景观和另一种景观是很困难的。” 在一天中多次查看每个表面位置的数据提供了更多的细节，从而导致解释的歧义更少，并在航天器到达之前提供更可靠的景观类型预测。

　　De Kleer 和 Cambioni 与共同作者、宾夕法尼亚州布鲁姆斯堡大学的 Michael Shepard 一起，利用智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列 （ ALMA ） 来获取此类数据，该阵列于 2013 年全面投入使用。66 台射电望远镜阵列使该团队能够以 30 公里的分辨率（其中每个像素为 30 公里乘 30 公里）绘制 Psyche 整个表面的热辐射图，并生成由大约 50 个像素组成的小行星图像。

　　这是可能的，因为 ALMA 在毫米波长下观察 Psyche，这比红外波长（通常在 5 到 30 微米之间）更长（从 1 到 10 毫米）。更长波长的使用使研究人员能够结合从 66 个望远镜收集的数据，以创建一个更大的有效望远镜；望远镜越大，它产生的图像的分辨率就越高。

　　研究证实，与典型的小行星相比，普赛克的热惯性较高，表明普赛克的表面非常致密或具有导电性。当 de Kleer、Cambioni 和 Shepard 分析数据时，他们还发现 Psyche 的热辐射（它辐射的热量）仅为具有该热惯性的典型表面预期值的 60％。由于表面发射受表面金属存在的影响，因此他们的发现表明 Psyche 的表面不低于 30％ 的金属。对发射极化的分析帮助研究人员粗略地确定了金属的形式。光滑的固体表面发出组织良好的偏振光；然而，普赛克发出的光是散射的，这表明表面的岩石布满了金属颗粒。

　　“多年来，我们已经知道这类物体实际上并不是固体金属，但它们是什么以及它们是如何形成的仍然是一个谜。”de Kleer 说。这些发现强化了对 Psyche 表面成分的替代建议，包括 Psyche 可能是一颗原始小行星，它的形成比今天更靠近太阳，而不是一颗破碎的原行星的核心。

　　本研究中描述的技术为小行星表面成分提供了新的视角。该团队现在正在扩大其范围，将这些技术应用于小行星带中的其他大型物体。

　　该研究由布卢姆斯堡大学 Michael Shepard 领导的团队的一个相关项目启用，该项目利用 de Kleer 的数据与其他望远镜（包括波多黎各的阿雷西博天文台）的数据确定 Psyche 的大小、形状和方向。这反过来又使研究人员能够确定捕获的哪些像素实际上代表了小行星的表面。Shepard 的团队原定于 2020 年底再次观测 Psyche，但电缆故障造成的损坏导致望远镜在观测之前关闭。

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