8月5日，《天文學雜志》在線發表了中國科學院紫金山天文臺季江徽課題組的研究成果。該研究基于空間紅外望遠鏡Wide-Field Infrared Survey Explorer（WISE）的紅外觀測及熱物理模型，揭示了主帶Themis（司理星）族群小行星的熱物理特性，有助于了解太陽系中含水冰小天體的形成與演化過程，具有重要科學意義。
　　小行星多分布在火星和木星軌道之間的主帶區域，可能蘊含了地球生命和水體起源的重要線索，也蘊藏著“嬰兒期”太陽系的關鍵信息，頗具科學研究價值。Themis族群小行星位于主帶外部區域，其軌道半長徑分布在3.08 AU-3.24 AU，偏心率為0.09-0.22，軌道傾角小于3°。據推測，Themis族群形成于2.5 Gyr年前的一次碰撞事件，其母體為主帶小行星（24）Themis（司理星）。該族群成員數目超過4700顆，多數光譜型為C型或B型。近年來，天文學家發現（24）Themis的光譜在3.1μm處有連續吸收線（Campins et al, 2010, Nature），表明在其表面可能存在大量水冰（圖1）。此外，Themis族群被認為是主帶彗星133P/Elst-Pizarro及176P/LINEAR的發源地。Themis族群是了解小行星水冰演化及活動性的重要對象，通過對該族群小行星的熱物理研究，將進一步揭示這類小天體的物理特性和演化特征。
　　科研人員基于空間紅外望遠鏡WISE/NEOWISE對Themis族群小行星的觀測數據，利用先進熱物理模型計算得到小行星在紅外波段的理論輻射流量，進而擬合獲得了Themis族群中20顆小行星的熱慣量、幾何反照率、有效直徑及粗糙度等參數的最優解（圖2），并估算其表壤顆粒尺寸。研究發現，這些小行星熱慣量的平均值為39.5±26.0 Jm-2s-1/2K-1，幾何反照率平均值為0.067±0.018，表壤顆粒尺寸平均為1.616±0.494 mm。與其他族群相比，Themis族群的幾何反照率普遍偏低（圖3），這與B型和C型小行星的幾何反照率分布基本一致。進一步研究發現，不同族群小行星之間的熱慣量分布相似（圖4），而較低的熱慣量則表明這些小行星表面存在非常細小的顆粒和較厚的表壤層，反映了主帶小天體經歷了長期復雜的太空風化。通過不同主帶族群之間熱物理特性的對比研究，該工作從新的視角來認知其族群分類、碰撞機制和演化過程，進而探索太陽系的“考古”歷史。
　　該研究深化了對主帶小行星族群演化的認知，亦為我國正在開展的小行星深空探測任務提供工程支撐，如通過對目標小天體的熱慣量、幾何反照率、顆粒尺寸等參數估算和分析，可評估小行星表面表壤存在是否，從而為探測器的采樣方式與采樣環境提供關鍵科學依據；由于Themis族群與主帶彗星133P/Elst-Pizarro具有較高的關聯性，該研究可為探測任務中的目標天體提供科學信息。該工作可應用于評估影響近地天體軌道運動的非引力效應（如YORP效應、雅科夫斯基效應等），直接服務于我國近地天體防御任務。
　　研究工作得到中科院戰略性先導科技專項（B類）、國家自然科學基金重點項目、中科院“創新交叉團隊”項目等的資助。
　　論文鏈接 
　　圖1 小行星（24）Themis在3.1μm附近的吸收譜線（Campins et al, 2010, Nature）
　　圖2 Themis族群小行星熱慣量與幾何反照率和有效直徑分布
　　圖3 Themis族群與Vesta族群幾何反照率和直徑分布關系對比
　　圖4 不同小行星族群熱慣量隨軌道半長徑分布關系