玛尼 (小行星)

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玛尼
File:2002 MS4 Hubble 8x upscale.png
哈勃空间望远镜摄影出来的玛尼
发现[1]
发现者查德·特鲁希略
迈克尔·E·布朗
发现日期2002年6月18日
编号
MPC编号307261 Máni
其它名称2002 MS4
小行星分类QB1天体 (MPC)[2]
离散盘天体 (DES)[3]
轨道参数[4]
历元 June 18, 2009 (2455000.5)
远日点47.858 AU
(7159.4 Gigameters)
近日点36.004 AU
(5386.12174 Gigameters)
半长轴41.931 AU
(6272.78832 Gigameters)
离心率0.14135
轨道周期271.53 yr
平均轨道速度4.58 km/s
平近点角210.108°
轨道倾角17.693°
升交点黄经216.086°
近日点参数213.200°
物理特征
大小796±24 km (2019–2022)[5]
反照率
  • 0.100±0.025[5]: 8  or 0.098±0.004[6]: 2  (geometric)
  • 0.039±0.005 (Bond)[6]: 23 
温度≈43 K,-230.15℃
光谱类型
  • B−V = 0.69±0.02[7]: 6 
  • V−R = 0.38±0.02[7]: 6 
视星等20.6[8]
绝对星等(H)
  • 3.56±0.03[9]: 62, 74 
  • 3.63±0.05[5]: 8 [10]
  • 3.64 (JPL/MPC)[4][11]

玛尼为一颗外海王星天体，小行星编号为307261，临时编号为 2002 MS4。于2002年6月18日由查德·特鲁希略和迈克尔·布朗发现。

迈克尔·布朗认为其很可能是矮行星[12]。根据2019–2022年的观测结果，它的直径估计为796±24 公里[5]，且其有足够大的体积而可被视为IAU 2006年草案提案中的矮行星[13]。目前其距离太阳47.2天文单位，并将在2123年到达近日点[4]。

目前它已被观察55次，最早的回溯发现可以回溯至1954年4月8日[4]。

历史[编辑]

发现[编辑]

玛尼小行星于2002年6月18日由天文学家查德·特鲁希略和迈克尔·布朗在美国加利福尼亚州圣迭戈县帕洛玛天文台发现。[11]这项发现是加州理工学院利用其1.22米（48英寸）塞缪尔·奥斯钦望远镜及其广域CCD相机，对冥王星大小的柯伊伯带天体进行广域巡天观测的一部分。该巡天与帕洛玛天文台的近地小行星夜间追踪计划共同运作。[14]: 101  这项巡天也发现了海王星以外的其他几个大型天体，包括矮行星厄里斯、塞德娜和夸奥尔。[15]: 214 

玛尼是透过人工筛选团队自动影像搜寻软件识别出的潜在移动天体而发现的。[14]: 101  它是探测到的较暗天体之一，观测亮度为20.9等，略低于巡天的极限星等。[14]: 99, 103  两个月后，帕洛玛天文台进行了后续观测。 2002 年 8 月 8 日，1.52 米（60 英寸）望远镜观测到了它。[16] 2002 年 11 月 21 日，小行星中心宣布了这项发现，并将该天体暂时命名为 2002 MS4。[16]

File:P48 1994 Jean Large.jpg
File:2002 MS4 discovery annotated zoom.gif

后续观测[编辑]

自2002年8月收到后续观测资料后，马尼小行星在超过九个月的时间里未被观测到，直到2003年5月29日，特鲁希略在帕洛马天文台重新观测到它。随后，沃尔夫·比克尔于2003年6月在德国贝尔吉施格拉德巴赫天文台进行了观测。[17] 这些重新观测显著降低了马尼小行星轨道的不确定性，使得人们能够进一步推断其位置，从而识别出重新观测先前的观测资料。[18] 2007年，天文学家安德鲁洛从数字化巡天（Digitized Sky Survey）的底片中辨识出七条重新观测之前的观测资料；其中最早的一条是由帕洛马天文台于1954年4月8日拍摄的。[18][19] 截至2025年，马尼小行星已被观测超过68年，约占其轨道周期的25%。[4][11]

编号和命名[编辑]

天体于2011年12月10日从小行星中心获得了永久小行星目录编号307261。[18][20]: 292  2025年6月9日，国际天文学联合会小天体命名工作小组（WGSBN）正式将其命名为“玛尼”（Máni）。[11][21]: 13  根据命名说明，“玛尼是古诺尔斯语中月亮的拟人化形象，如散文埃达中所述。玛尼是蒙迪尔法里的儿子，阿波罗索尔的兄弟。”[11]: 13  这个名称遵循WGSBN推荐的以神话创世人物命名柯伊伯带经典天体的命名主题。[22]: 8 

轨道[编辑]

玛尼是一颗海王星外天体（TNO），在海王星之外绕着太阳运行，轨道周期为269年。[23]它的半长轴或平均轨道距离为41.7天文单位（AU），轨道偏心率为0.15，属于中等偏心率。[24]: 45 [23] 在其偏心轨道上，玛尼近日点距离太阳35.7天文单位，远日点距离太阳47.8天文单位。[23] 它的轨道倾角相对于黄道面约为18°。[23] 玛尼上一次过近日点是在1853年4月，过远日点是在1987年2月，下一次过近日点将在2123年6月。[25][26][27]

玛尼位于柯伊伯带经典区域，距离太阳37-48天文单位，[28]: 227 因此被归类为经典柯伊伯带天体（有时也称为“立方体天体”）。[24]: 53  玛尼​​的高轨道倾角使其成为经典柯伊伯带中动力学上“热”的成员，这意味着在太阳系早期历史中，它因海王星向外行星迁移而受到引力散射，最终到达了现在的位置。[28]: 227, 229  玛尼目前的轨道距离海王星足够远（最小轨道交点距离为6.6天文单位），[11]因此它不再受到与海王星近距离接触的散射影响。[3][28]: 214 

2007年的一项动力学研究模拟了玛尼在1000万年时间跨度内的轨道演化，发现它可能处于玛尼星与海王星存在间歇性的18:11平均运动轨道共振，[28]: 218 这似乎会导致马尼星轨道倾角和偏心率出现不规则波动。[28]: 225 尽管如此，研究人员并不认为马尼星与海王星有共振。[3][24]: 56 [6]: 2 

File:2002 MS4 resonance.gif
File:Máni, Arrokoth, Pluto, Quaoar orbits.png

物理特性[编辑]

玛尼直径估算历史
出版年份 直径
(km)		 方法 参考文献
2008 726.2+123.2
−122.9 		热能 [29]: 173 
2009 730+118
−120 		热能 [30]: 291 
2012 934±47 热能 [31]: 10 
2020 770±2 掩星 [32]
2022 <810±70 掩星 [33]
2023 796±24 掩星 [5]

2020 年 8 月 8 日的大规模掩星观测结果表明，玛尼的形状接近扁球体，赤道直径为 824 公里（512 英里），极地直径可达 770 公里（480 英里）。[5] 玛尼的平均直径为 796 公里（495 英里），[5] 介于两颗最大的小行星谷神星（940 公里；580 英里）和 灶神星（520 公里；320 英里）的直径之间。[5] 目前尚不清楚从地球视角观测到玛尼的赤道是倾斜的还是侧向的，因此该天体的实际极径可能比2020年8月掩星观测到的要小，或者扁率更大。[5] 玛尼是已知第十大（如果算上冥王星的卫星卡戎，则是第十一大）海王星外天体。由于其体积较大，它被认为是矮行星的候选者。[5]: 1 

由于玛尼没有已知的卫星，因此其质量和密度未知。 由于质量和密度未知，无法确定马尼的球状形状是否由流体静力平衡造成，如果是，则可将其归类为矮行星。 在流体静力平衡的条件下，马尼的密度可以根据其扁率和自转周期进行预测，尽管这两个属性都知之甚少。[5]: 8  假设马尼的平衡形状为麦克劳林椭球体，则其可能的密度范围分别为 0.72–8.0 g/cm³ 和 0.36–3.9 g/cm³，对应的自转周期分别为 7.44 小时和 10.44 小时。[5]: 8  玛尼的直径范围在 400–1,000 公里（250–620 英里）之间。 TNO的密度通常低于水冰（1 g/cm³）；理论认为，由于缺乏内部融化和重力压缩，这些TNO具有多孔的内部结构。[34]: 1, 8 

表面[编辑]

File:Trans-Neptunians Size Albedo Color.svg

玛尼表面呈灰色或光谱中性色，这意味着它在可见光谱范围内反射的光量相似。[35]: 2  玛尼表面颜色较暗，几何反照率低至 0.1。[6] 2022 年，詹姆斯韦伯空间天文台进行的近红外光谱观测表明，玛尼表面富含结晶水冰、非晶态水冰和二氧化碳冰，但缺乏甲烷等挥发性物质和碳氢化合物。[36][35]这种成分使玛尼星成为“显著水”（H₂O）型海王星外天体（TNO）的一员，这类天体还包括柯伊伯带的大型天体奥尔库斯、萨拉西亚和阿克吕斯。[35]

在H₂O型TNO中，包括玛尼星在内的最大成员都展现出相对较高的表面水冰浓度。[35]: 7  2025年，由伊恩·王领导的一项研究推测，它们高浓度的表面水冰可能来自低温火山活动。[35]: 7  2023年，杰森·库克及其合作者进行的一项初步分析表明，玛尼星的表面水冰由微米级颗粒组成，而其二氧化碳冰则由较粗的微米级颗粒和较细的亚微米级颗粒混合而成。[37] “新视野号”探测器对马尼星相位曲线的观测表明，该天体表面的冰质风化层颗粒粗糙且形状不规则。[6]: 19 

地形[编辑]

File:2002 MS4 shape - Rommel et al. 2023 Fig 6.tif
File:2002 MS4 limb topography - Rommel et al. 2023 Fig 5.tif

2020 年 8 月 8 日的掩星观测揭示了玛尼小行星东北轮廓（或边缘）上的巨大地形特征，其中最显著的是一个类似陨石坑的凹陷，宽 322 ± 39 公里（200 ± 24 英里），深 45.1 ± 1.5 公里（28.02 ± 0.93 英里）和高达25+4
−5 公里 （15.5+2.5
−3.1 英里）的山峰。[5]: 7  在掩星期间，法国瓦拉日的一台望远镜还探测到了另一个宽约 10 公里（6.2 英里）、深约 11 公里（6.8 英里）的凹陷特征；当玛尼出现时，这个凹陷特征部分遮蔽了恒星，导致恒星亮度逐渐增强而非瞬间增强。[5]: 7  这些观测到的地形特征的高度超过了玛尼大小的冰质天体预期的最大高度6-7公里（3.7-4.3英里），表明该天体过去可能经历过一次强烈的撞击。[5]: 6, 9  如果玛尼的物质强度向核心方向递增，它就有可能支撑起如此巨大的地形特征。[5]: 6  先前，人们也曾透过掩星观测到其他海王星外天体（TNO）上的地形特征，例如小行星208996（Achlys），它有一个深度至少为8公里（5英里）的凹陷特征。[38][39]

玛尼上的地形峰高度与火星最高峰奥林帕斯山以及小行星灶神星上雷亚希尔维亚盆地相当。[39][40] 如果玛尼上的地形峰是一座山，那么它将是太阳系已知最高的山之一。[39] 如果马尼上的巨大凹陷是一个陨石坑，那么这将是首次在海王星外天体上观测到如此巨大的陨石坑。[5] 此凹陷的宽度约占玛尼直径的40%，这与土星卫星土卫三和土卫八上观测到的最大陨石坑直径比相当。作为参考，土卫三（奥德修斯撞击坑）最大的陨石坑约占其直径的43%，土卫八（特吉斯陨石坑）最大的陨石坑约占其直径的40%，但它们都比据称的玛尼陨石坑浅得多。[5]: 9  另一方面，海王星外矮行星冥王星及其卫星卡戎并没有如此大的陨石坑，因为它们最大的陨石坑与直径之比分别为10.5%和18.9%。[5]: 9  玛尼陨石坑的巨大凹陷深度占其直径的5.7%，超过了其他太阳系同等大小天体的最大陨石坑：土卫一（弥玛斯）最大的陨石坑深度达10-12公里（6.2-7.5英里）[41]: 424 ，神星（维斯塔）远小于此陨石坑的最大陨石坑。雷亚西尔维亚陨石坑的深度可达 25 公里（16 英里）。[40]

自转和光变曲线[编辑]

玛尼星的自转周期尚不确定，其自转轴倾角也未知。由于马尼星被密集的背景恒星遮蔽，因此很难用地球上的望远镜透过光度测量来测定其自转周期。[42]: 118 [5]: 7  由于玛尼星呈球形，且其表面反照率可能存在变化，因此随着其自转，其光变曲线仅表现出非常小的亮度波动（振幅为0.05–0.12星等[9]: 85 ）。[5]: 7 [9]: 73  2005年8月，人们首次尝试使用内华达山脉天文台的1.5米望远镜测量马尼星的自转周期，但由于观测时间不够长，未能识别出其光变曲线中的任何周期性。[42]: 31, 92  随后，伽利略国家望远镜在2011年6月至7月期间利用玛尼星运行到其前方的有利条款进行了观测。暗星云的观测结果使其能够确定可能的自转周期为 7.33 小时或 10.44 小时。[42]: 94  另一方面，加拿大-法国-夏威夷望远镜在 2013 年 7 月至 8 月的观测结果测得的自转周期为 14.251 小时，其他可能性较小的自转周期值分别为 8.932 小时和 5.881 小时。[9]: 43, 53, 74 

可能的卫星[编辑]

虽然有间接证据显示玛尼小行星可能拥有天然卫星或卫星，但目前尚未发现拥有天然卫星或卫星。[10] 自2023年（以掩星法测定玛尼小行星直径之后）起，天文学家注意到玛尼小行星的热辐射量高于其预期值。[5]: 9 [10] 玛尼小行星的过量热辐射与单一高辐射天体不符，但如果它拥有一颗热辐射卫星，则可以解释这一现象。[35]: 2 [10] 根据玛尼小行星的实测热辐射量与预测热辐射量的差异，推断其可能卫星的直径为534+58
−54 公里（332+36
−34 英里）－约为玛尼小行星直径的三分之二。[10] 如此巨大的卫星将使玛尼小行星成为一个双星系统，其起源可能源自于流不稳定性或撞击。[10]

2006年哈勃空间望远镜拍摄的影像显示，玛尼周围没有卫星。[43][10] 2020年的掩星观测也显示，玛尼周围1000公里（620英里）范围内没有卫星，尽管卫星可能在观测期间被玛尼遮挡在后方或前方。[10][5] 在2023年的一项研究中，天文学家曾短暂考虑过玛尼的地形峰可能是一颗直径213公里（132英里）的卫星，它从玛尼的后方或前方经过，但最终认为这种可能性不大。[5] 如此大小的卫星不足以解释玛尼的过量热辐射。[5]: 25 

探索[编辑]

新视野号[编辑]

File:2002 MS4 New Horizons.gif
File:New Horizons KEM Trajectory.png

新视野号探测器在2016年至2019年间观测了玛尼天体，这是其在2015年成功飞掠冥王星后，延长柯伊伯带探测任务的一部分。[6]: 8  2016年7月13日开始观测时，玛尼天体距离探测器15.3天文单位（22.9亿公里；14.2亿英里）；2019年9月1日结束观测时，玛尼天体距离探测器12.0天文单位（18亿公里；11.2亿英里）。[6]: 8  新视野号在柯伊伯带内观测玛尼天体和其他海王星外天体，拥有独特的观测视角，这使得探测器能够以地球上无法观测到的高相位角（>2°）观测这些天体。[6]: 1  透过观测由于马尼的亮度随相位角的变化而变化，因此可以确定该天体的相位曲线，从而揭示马尼表面风化层的光散射特性。[6] 除了显著提高对马尼相位曲线的了解外，新视野号的观测还显著提高了马尼轨道的精度。[44]

建议的[编辑]

玛尼一直被认为是未来探索柯伊伯带及更远区域任务的潜在目标，例如美国国家航空航天局的星际探测器概念。[45] 2019年，阿曼达‧赞加里及其合作者进行的一项研究确定了2025年至2040年间发射的航天器前往玛尼小行星的几条可能轨迹。[46] 对于2027年至2031年发射的航天器，一次木星引力助推即可使其在至少9.1至12.8年内抵达马尼星，具体时间取决于航天器的剩余发射能量。[46]: 922  另一条利用木星引力助推、发射日期为2040年的轨道，可使航天器在至少13年内抵达马尼星。[46]: 922  一条利用土星引力助推、发射日期为2038年至2040年的轨道，可使航天器在至少16.7年内抵达马尼星。[46]: 925  而一条利用木星和土星两次引力助推、发射日期为2038年至2040年的轨道，可使航天器在至少18.6至19.5年内抵达玛尼星。[46]: 923 

另请参阅[编辑]

  • 小行星120347 (Salacia)，柯伊伯带中的一颗双矮行星候选者，其大小和成分与玛尼相似

参考文献[编辑]

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