小行星到底由什么构成？新研究让太空采矿更接近现实

西班牙空间科学研究所（ICE-CSIC）领导的研究团队对与C型小行星相关的样本进行了研究。C型小行星是富含碳的天体，被认为是碳质球粒陨石的原始来源。他们的研究结果发表在《皇家天文学会月刊》上，进一步证实这些小行星可能成为重要的物质储备库，同时有助于科学家确定这些陨石的来源，并为未来的太空任务和资源提取技术规划提供支持。

### 古老小行星的稀有陨石
碳质球粒陨石会自然降落到地球，但仅占所有陨石坠落的约5%。许多陨石极为脆弱，在被回收前就已碎裂，因此尤为稀有。已发现的碳质球粒陨石通常出现在撒哈拉沙漠或南极洲等保存条件有利的沙漠环境中。

该研究的主要作者、ICE-CSIC天体物理学家何塞普·M·特里戈-罗德里格斯（同时隶属于加泰罗尼亚空间研究所IEEC）表示：“每一块这类陨石的科学价值在于，它们是小型未分化小行星的样本，能提供其母体天体的化学成分和演化历史的宝贵信息。”

### 测量小行星的“积木”
为开展研究，ICE-CSIC团队先挑选并仔细鉴定了与小行星相关的样本，然后将其送去进行详细的化学分析。卡斯蒂利亚-拉曼查大学的哈辛托·阿隆索-阿兹卡拉特教授利用质谱法进行了测量。这项工作使研究人员能够确定六种最常见碳质球粒陨石的精确化学成分，并评估未来从其母体小行星提取物质是否具有实际可行性。

ICE-CSIC的小行星、彗星与陨石研究小组已花十多年时间研究小行星和彗星表面的物理及化学性质。特里戈-罗德里格斯解释道：“在ICE-CSIC和IEEC，我们专门设计实验，以更好地了解这些小行星的性质，以及太空中发生的物理过程如何影响它们的性质和矿物组成。”

他还提到，ICE-CSIC是美国宇航局（NASA）南极陨石收藏的国际存放机构。过去十年间，他参与挑选和申请了本研究中使用的多块碳质球粒陨石，并围绕它们设计了多项实验。“目前发表的成果是团队努力的结晶。”

### 小行星资源值得提取吗？
ICE-CSIC的博士前研究员保罗·格雷博尔·托马斯说：“在我们的洁净室中使用其他分析技术研究和挑选这类陨石非常有趣，尤其是它们包含的矿物和化学元素十分多样。但大多数小行星的贵金属元素丰度相对较低，因此我们研究的目的是了解从中提取资源的可行性有多大。”

该研究的合著者、巴塞罗那地球科学研究所（GEO3BCN-CSIC）研究员霍尔迪·伊瓦涅斯-因萨指出，尽管许多小行星表面覆盖着被称为“表土”的松散物质，但收集少量样本与大规模资源提取完全不同。“虽然大多数小行星表面覆盖着名为表土的碎裂物质——这有助于带回少量样本——但开发大规模收集系统以获得明确收益则是另一回事。无论如何，这值得探索，因为在太空寻找资源可能有助于减少采矿活动对地球生态系统的影响。”

### 为未来选择合适的小行星
主小行星带包含种类繁多的天体，要了解它们的资源情况需要仔细分类。特里戈-罗德里格斯表示，小行星的成分差异很大，这源于它们漫长而复杂的历史。“它们是小型且相当不均一的天体，深受演化历史的影响，尤其是碰撞和近距离接近太阳的过程。如果我们寻找水，某些小行星是含水碳质球粒陨石的来源，相反，这些小行星的原生金属含量会较少。别忘了，自形成以来已有45.6亿年，每颗小行星的成分都各不相同，球粒陨石的研究已揭示了这一点。”

研究的一个关键结论是，目前从小行星（被认为是球粒陨石母体的太阳系形成原始残余物）中采矿仍不切实际。但团队发现，另一类相对原始、显示出橄榄石和尖晶石特征的小行星是更有前景的采矿目标。

为可靠地识别这类候选小行星，研究人员强调，需对碳质球粒陨石进行详细的化学研究，并结合新的样本返回任务。这些任务将帮助确认哪些小行星与地球上研究的陨石真正相关。

### 技术、水与长期探索
特里戈-罗德里格斯补充道：“除了样本返回任务的进展外，我们确实需要有能力在低重力条件下开展资源提取和收集所需技术开发的公司。这些物质的加工及产生的废物也会产生重大影响，需要进行量化并妥善缓解。”

研究团队预计在不久的将来会取得进展，尤其是当原位资源利用对月球和火星的长期任务日益重要时。利用太空中的物质可大幅减少从地球发射补给的需求。如果水是主要目标，研究人员强调应优先考虑那些经水蚀变、富含含水矿物的小行星。

在低重力环境中提取资源需要全新的方法。“这听起来像科幻小说，但30年前首次规划样本返回任务时，这也像科幻小说。”保罗·格雷博尔·托马斯说。

### 从行星防御到太空资源
全球已在讨论多种构想，包括捕获靠近地球的小行星并将其送入环月轨道进行研究和资源利用。特里戈-罗德里格斯指出，富含水的碳质小行星可能是特别有吸引力的目标。“对于某些富含水的碳质小行星，提取水进行再利用似乎更可行，无论是作为燃料还是探索其他星球的主要资源。这也能让科学界更深入了解那些有朝一日可能威胁地球存在的天体。从长远来看，我们甚至可以开采并缩小潜在危险小行星，使它们不再具有威胁。”