在太阳系中，小行星保存着46亿年前太阳系形成初期的原始信息。天文学家根据小行星反射太阳光的能量强度与波长的关系，将小行星划分为S、C、X三大类。其中，S类小行星是近地小行星中最常见的类型，主要分布于主小行星带内侧，其主要成分为橄榄石、辉石等硅酸盐矿物，与地球上常见的普通球粒陨石相似。通常，科学家需将小行星光谱与地球上陨石的实验室数据进行比对，才能推测其矿物组成。然而，太空中的观测条件与实验室环境存在诸多差异，导致比对工作面临诸多挑战。
近日，中国科学院上海天文台等国际研究团队在小行星光谱研究领域取得进展。研究团队通过一系列普通球粒陨石样品的实验分析，系统研究了S类小行星在可见光/近红外波段的光谱响应机制。研究发现，高相位角观测条件与细颗粒表面物质均会显著增加光谱斜率，其效果类似于太空风化作用。换句话说，小行星的表面状态和观测角度会“扭曲”其光谱特征，需加以校正才能准确解读其成分。
研究还揭示了热变质与冲击变质对光谱的“对抗性”影响，即热变质作用越强，吸收特征越明显；冲击变质程度越高，吸收特征越弱。这一发现为科学家反推小行星热演化历史提供了新线索。同时，研究澄清了一个学界长期存在的疑问：尽管S类小行星表面含有少量铁镍金属（通常低于10%），但这些金属对光谱形态的影响几乎可以忽略不计。
基于上述研究成果，研究团队进一步分析了多个小行星探测任务的目标天体。结果表明，美国NASA OSIRIS-APEX任务的目标——99942 Apophis，以及中国天问二号任务的目标——469219 Kamo‘oalewa，均为与LL型普通球粒陨石成分相似的S类近地小行星；嫦娥二号任务飞越探测的4179 Toutatis，其成分更接近L型普通球粒陨石。这一系列比对不仅验证了光谱分析方法的可靠性，也为我国未来小行星采样返回任务提供了重要的科学依据。
这项研究深化了学界对S类小行星表面物质组成的理解，推动了小行星成分遥感的发展，为中国小行星探测任务提供了关键科学支撑。
相关研究成果发表在《天体物理学报增刊》（Astrophysical Journal Supplement Series）上。研究工作得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金等的支持。
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基于光谱观测数据的多个小行星探测任务目标的矿物学分析图
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