星空万象

人上了年纪，如果不注意补钙，会骨质疏松。

可是你听说过吗？很多小行星并非我们想象如岩石或者金属那么致密，大部分小行星其实也“骨质疏松”，内部含有较多的空隙。甚至部分小行星的孔隙率高度80%。

小行星贝努的碎石堆表面

实际上，大部分小行星并非致密的单体岩石，而为疏松多孔的结构，甚至是碎石堆积的结构，存在不可忽视的孔隙率（Porosity）。小行星孔隙率定义为小行星体积中宏观空隙的占比。小行星的孔隙率也可以解释小行星形成机制，即大量小块岩石通过引力吸积逐渐形成大尺寸小行星。

小行星孔隙率的分布范围为0%-80%。小行星孔隙率的存在也导致了小行星的体积密度显著小于颗粒密度。小行星孔隙率越高，体积密度与颗粒密度之间差别越大。

Itokawa 小行星 （孔隙率41%）

小行星的孔隙率也间接反映了小行星的结构信息。如果小行星孔隙率为零，则为单体岩石结构。如果小行星孔隙率超出30%，则很可能为松散的碎石堆结构。丝川小行星的孔隙率约为41%，龙宫小行星的孔隙率约为58%，贝努小行星的孔隙率约为50%，被认为是碎石堆结构。Eros 小行星的孔隙率为10%-30%，推测为破碎的单体岩石。

龙宫小行星 （孔隙率58%）

贝努小行星 （孔隙率50%）

Eros 433 小行星 （孔隙率10-30%）

小行星的“骨质疏松”特性对行星防御有着重要影响。

首先，“骨质疏松”的小行星结构强度更低，在大气层中更容易解体并发生空爆，降低了小行星直接撞击地表的可能性。其危害形式主要表现为冲击波损伤效应。当然如果小行星的直径足够大，小行星还是会撞击地表。

其次，“骨质疏松”的小行星在受到动能撞击时，成坑宽而浅。而单体岩石结构的小行星在受到动能撞击时，更容易形成深而窄的坑，会有更多溅射物被高速抛射出去，而高速溅射物越多，防御效果越好。因此在质量相同的条件下，“骨质疏松”的小行星更难防御。好在“骨质疏松”的小行星的密度一般较低，像龙宫/贝努小行星的密度均为1.2 克/立方厘米，在同样的亮度条件下，质量也更轻。

2019年4月5日，隼鸟二号释放了一颗微型撞击器，将一块约2公斤的铜板加速到约2公里每秒，最终在龙宫小行星表面上形成了一个直径约17米、深约3.5米的撞击坑。同时发现坑中间还存在一个直径约3米、深约0.6米的中央坑。也反映了小行星可能是分层结构，其表面孔隙率与内部空隙率是不同的。

最后，“骨质疏松”的小行星在遭到高速撞击时更容易解体成碎块，有利于实施摧毁。

以上分析仍然为定性分析，关于孔隙率对行星防御效果的影响还需要开展更多理论和数值研究。

“骨质疏松”还会降低小行星的经济价值。16 Psyche （灵神星）是位于小行星带的一颗M型小行星，根据之前的估计，该小行星上96%的成分是铁和镍，资源总价值超过10000万亿美元。Psyche 于1852年由意大利天文学家发现，是太阳系中发现的第16号小行星，等效直径约226公里，相当于南京到杭州的直线距离。

该小行星被认为是一颗行星胚胎的内核，在撞击作用下，该行星胚胎的幔层和壳层被剥离。原本小行星带处应该存在一颗大行星，由于木星过于“贪吃”，导致没有足够的物质让这颗行星胚胎发育成大行星。

由于地核在地面极深处，人类尚不具备直接探测地核的能力。对 Psyche进行探测，将可能是人类极其罕见的机会去探测一颗行星内核，对研究大行星的形成与演化具有至关重要的意义。

NASA计划2022年发射飞行器去探测灵神星，预计2026年到达灵神星开展科学探测。

然而，根据近期一项研究，亚利桑那大学的研究人员发现，Psyche的孔隙率可能高达35%，已经超出了碎石堆小行星的临界孔隙率。与之前认为Psyche是一颗坚硬的行星内核相比，其更可能是一颗类似贝努的碎石堆小行星。

35%的孔隙率说明其矿物含量比之前估计要少35%左右。根据亚利桑那大学的研究人员估计，其80%的成分为金属、7%为低铁辉石、10.5%为碳质球粒陨石。与之前估计其96%成分为铁和镍相差甚远。

如此这般，只怕其经济价值就要大打折扣了。

来源: 行星防御与利用

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