火星特洛伊可能是火星自身分解形成的

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火星特洛伊可能是火星自身分解形成的

火星特洛伊群是和火星公用同一軌道的小行星群，至今仍未確定火星特洛伊群是如何產生的。而最近研究表明，火星特洛伊可能是由火星本身分解而來。

火星特洛伊的來歷是內太陽系最大的謎團之一：火星，一顆只是地球質量十分之一的行星，是如何捕獲它的特洛伊小行星群的呢？

火星特洛伊小行星從火星表面噴射出來的藝術概念圖。

Polishook / Weizmann Institute of Science

特洛伊小行星群與行星共存於一個軌道，有可能分布在行星前面的L4拉格朗日點或在行星後面的L5拉格朗日點。物體在這兩個點上是穩定的，因為行星的引力可以平衡太陽的引力。木星，天王星，海王星，金星和火星周圍都發現了特洛伊小行星。（目前只有一個特洛伊小行星（2010 TK7）被發現與地球有關，儘管目標為小行星本努（101955）的源光譜釋義資源安全風化層辨認探測器（Osiris-REX）目前正在追捕更多的特洛伊小行星。）

許多研究暗示了位於火星軌道之外的小行星帶，應該會成為火星特洛伊的來源。現在，一篇刊登在7.17自然天文雜誌上的論文指出了火星特洛伊新的可能來源：火星本身。

研究人員使用了在夏威夷莫納克亞山上的NASA紅外望遠鏡設施，來觀察兩顆火星特洛伊小行星的光譜：311999 2007 NS2和385250 2001 DH47。這些小行星的反射光譜顯示出1微米波長段附近的明顯吸收帶，表明小行星上有橄欖石的存在。橄欖石是一種在小行星中罕見的礦物，但在火星的地殼中卻很常見。

NASA紅外望遠鏡設施

NASA

大衛·波利舒克（以色列魏茲曼科學研究所）說：「這樣的小行星在主小行星帶中是非常罕見的（0.4％）。「因此，火星能夠捕獲的少數小行星中能包含富含橄欖石的小行星概率是微乎其微的。」但繞火星探測器，火星車，以及很多落在地球上的火星隕石表明，火星本身提供充足的橄欖石。

5261 Eureka（尤里卡）是典型的火星特洛伊小行星，並且其橄欖石含量也非常豐富。在9個已知的特洛伊小行星中，有7個屬於一個小行星群，在這個小行星群中最大的小行星就是尤里卡，在火星軌道的L5點跟隨火星運行。5261尤里卡是由大衛·利維和亨利·霍爾特在1990年發現的。以前的研究估計5261尤里卡的年齡約為10億歲。集群中的相關小行星可能通過Yarkovsky-O Keefe-Radzievskii-Paddack（YORP）效應從尤里卡本體中脫離：數百萬年來，太陽的加熱使尤里卡自轉速度增加，現在它的自旋速度是每2.7小時一次。

追蹤橄欖石

橄欖石是一系列具有鐵磁性的硅化礦石的名字，在地幔岩中非常常見，在地表會快速分解。到現在為止，橄欖石在地球，火星，月球，以及小行星維斯塔的萊亞西維亞地區被發現。

Nili Fossae是火星上科學家非常感興趣並想進一步探索的一片區域。它曾經是好奇號的一個潛在著陸地點，並且也在2020年火星車的探索範圍內。

NASA的勇氣號也在2004年檢查大型岩石Adirondack時檢測到大量的橄欖石。

火星上的Nili Fossae地區（假彩色）。淺綠色表明了橄欖石豐富地區。

NASA / JPL-Caltech

但如果火星特洛伊上的橄欖石表明這些小行星來自火星表面的話，這趟行程可不容易。雖然撞擊可以很容易地讓小行星表面拋射出碎片（這也可以解釋為什麼火星隕石會出現在地球上），但要將這些碎片移動到火星軌道上一個穩定的點需要大幅度的軌道能量變化。波利舒克的團隊進行了模擬，結果表明造成這種變化的一種可能的方式就是火星的軌道在成為今天我們所看到的樣子之前經歷過一次「跳躍」。

波利舒克解釋說：「我們認為，火星軌道的變化是對原行星和微行星的行星形成最終階段中引力散射事件的反應。」

一個類似的被稱為「大遷徙假說(Grand Tack theory）」的行星形成理論認為，諸如木星和土星等更大的行星也是從跳出的軌道遷移到現在的軌道上。

尤里卡特洛伊小行星群在L5點（亮綠色區域），跟隨著火星（紅色點）。這張圖也顯示出木星軌道（最外圈藍色軌跡）及木星特洛伊小行星群在木星軌道的分布（暗綠色橢圓區域）。

AndrewBuck / Wikimedia Creative Commons

未來研究

波利舒克和同事指出，5261 Eureka和它的朋友將成為未來的樣本返回任務的具有吸引力的目標。這是因為它需要相對較低的速度改變數（改變和匹配軌道所需的能量）就能到達火星特洛伊。俄羅斯曾失敗的Phobos-Grunt任務也想利用低能耗的樣本返回去探索兩顆火星的衛星Phobos和Deimos。與此同時，NASA計劃在2021年發射Lucy，完成首次設立的前往多顆木星特洛伊小行星的任務。