灵神星：披着浪漫外衣的“宇宙土豪”

引言

1852年，意大利天文学家发现了一颗特殊的小行星——灵神星（Psyche），这颗以希腊“灵魂女神”命名的天体，实则是太阳系最惊人的“太空金库”。科学家估算，这颗星球蕴藏的黄金等资源价值高达700万亿欧元（约5.53亿亿元人民币），若平分给全球80亿人，每人可得约69万元人民币。这听起来像是科幻小说里的情节，但NASA的探测数据告诉我们，这是真实存在的“太空金矿”。

名字的由来

灵神星由意大利天文学家Annibale de Gasparis于1852年3月17日发现。他将这颗小行星命名为Psyche，即希腊神话中“灵魂女神”的名字。由于这是人类发现的第16颗小行星，因此它也被编号为16 Psyche（16号小行星灵神星）。在希腊神话中，Psyche生而为凡人，后与爱神Eros（罗马称丘比特）结为夫妻。在希腊文中，Psyche一词同时象征着灵魂与蝴蝶，十分的诗意与浪漫。

图1： 古希腊“灵魂女神”Psyche

来源：febjie.wordpress.com

不规则的“马铃薯”

灵神星为一颗巨大的小行星，也很有可能是最大的M-型小行星，直径约为226公里,质量估计占所有小行星带天体的0.6%。这颗神秘天体呈现出不规则的马铃薯形状。若我们沿其赤道将它“切开”，会发现它的横截面像一个被压扁的椭圆，其最宽处约173英里（280公里），长度约144英里（232公里），表面积达64,000平方英里（165,800平方公里）。灵神星在火星和木星之间绕太阳运行，与太阳的距离在2.35亿至3.09亿英里（3.78亿至4.97亿公里）之间变化。这相当于2.5至3.3个天文单位（AU），1个天文单位是地球与太阳之间的平均距离。灵神星绕太阳公转一周大约需要5个地球年，但其自转一周（即一个“灵神星日”）仅需4个多小时。

图2： 灵神星（Psyche）的图像

来源：ESO/LAM

太阳系的“金属怪兽”

科学家认为，与大多数由岩石或冰体构成的小行星不同，灵神星的地质大部分由铁和镍所构成，还包括金、铂、铜等其他稀有金属，与地核中存在的元素相同。通过先进的雷达观测和热惯量分析（即测量天体吸收和释放热量的能力），研究人员估算出灵神星的金属含量约在30%-60%之间。科学家们利用雷达和光学数据构建的3D模型显示，灵神星表面存在两个明显的陨石坑状凹陷。更奇特的是，不同区域的金属含量和反光特性存在显著差异，暗示着其表面物质分布极不均匀。

图3：灵神星（Psyche）陨石坑状凹陷

来源：Maxar/ASU/P.Rubin/NASA/JPL-Caltech

“科学宝藏”还是“宇宙金矿”

科学家们通过对灵神星的观测研究发现，这颗直径约226公里的小行星很可能是太阳系早期形成的星子残骸。星子是构成行星的基本构建块，在太阳系形成初期通过吸积作用逐渐增大。灵神星的独特之处在于，它可能保留了原始星子金属核心的完整结构。图4对比了关于灵神星（Psyche）形成的两种主要理论，一种认为它是一颗已分化的天体，拥有金属核心（铁镍为主）和岩石外壳，可能是某颗原始行星碰撞后残留的核心；另一种认为它是未分化的原始天体，由加热但未完全熔融的陨石物质构成，金属分布较均匀。NASA的灵神星探测器任务首席科学家Linda Elkins-Tanton指出，研究灵神星的形成将帮助我们理解行星分化过程，即重元素如何沉降形成金属核心，轻元素如何形成地幔和地壳。这一过程在地球等类地行星形成初期普遍发生，但由于地球核心深埋地下，我们一直无法直接观测。如果灵神星确实是一个暴露的行星核心，它将为行星科学家提供一个前所未有的天然实验室。2023年发射的灵神星探测器预计将于2029年抵达，届时将通过伽马射线和中子谱仪等设备精确测定其元素组成，验证这一假说。

图4: 灵神星（Psyche）形成的两种主要理论

来源:  https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC9005435

除了科学价值之外，富含金属的小行星可能还具有巨大的经济价值。一些人认为，像灵神星这样的小行星可以开采其珍贵的金属。未来的任务可能不是为了探索和检查这些太空岩石，而是进行小行星采矿。据估计，灵神星可能蕴藏着价值高达700万亿欧元的铁、镍和其他贵金属。然而，实现太空采矿面临巨大技术挑战。首先，在微重力环境下进行采矿作业需要全新的工程技术，现有的地面采矿设备完全不适用。其次，金属的精炼和加工需要解决能源供应问题，可能依赖核能或太阳能。再者，将开采物资运回地球的成本极高，每公斤运输成本可能超过百万美元。此外，太空采矿还涉及复杂的法律和伦理问题，包括资源所有权、环境保护等。

图5：灵神星（Psyche）镍铁山峰      

来源：NASA/JPL-Caltech/Arizona State Univ./Space Systems Loral/Peter Rubin

结语

从希腊神话的浪漫传说，到NASA探测器追逐的金属世界，灵神星始终在提醒我们，宇宙的奥秘远比想象更震撼。这颗漂浮在太空中的“星际金库”，或许短期内难以成为人类的提款机，但它正为科学家打开一扇窥探行星诞生的窗口。当我们仰望星空时，看到的不仅是闪烁的星辰，更是文明向宇宙深处延伸的无限可能——这或许才是灵神星带给人类最珍贵的礼物。

参考文献

[1] NASA Psyche Mission Overview: https://www.jpl.nasa.gov/missions/psyche

[2] Asteroid Psyche Overview: https://science.nasa.gov/solar-system/asteroids/16-psyche

[3] Elkins-Tanton, L. T, Asphaug, E., Bell lll, J. F., Bierson, C. J., Bills, B. G., Bottke, W. F., ... &Zuber, M.T. (2022). Distinguishing the origin of asteroid(16)Psyche. Space Science Reviews, 218(3), 17