美国国家航空航天局的小行星撞击飞镖任务完全改变了其目标的形状

汪雨甘捍

美国国家航空航天局双小行星重定向测试（DART）的示意图，该测试正在接近小行星Didymos周围的目标小卫星。（图片来源:美国国家航空航天局大学/约翰霍普金斯大学附属医院）

（）据美国太空网（罗伯特·李）：科学家们发现，美国国家航空航天局双小行星重定向试验的目标小行星可能已经被撞击重塑。对碰撞后果的一项新调查显示，这颗小行星是双星小行星系统中较小的组成部分，呈现出松散的“碎石堆”组成。

2023年9月26日，DART撞上了小卫星Dimorphos，它围绕着较大的太空岩石Didymos运行。这次宇宙攻击的目的是看看动能撞击是否可以改变小行星围绕较大物体的轨道，并验证这种方法有朝一日可以用于分流太空岩石，如果它的路径落在与地球的碰撞路线上。

撞击六个月后，美国国家航空航天局证实任务成功，迪莫尔福斯环绕其较大的小行星伴星运行的时间减少了33分钟。撞击后，迪莫尔福斯环绕迪狄莫斯的一周大约需要11小时23分钟。现在，新的研究表明，这种影响也可能对双耳畸形的形状产生了重大影响。

伯尔尼大学科学家Sabina Raducan领导的一个小组使用最先进的计算机建模首次确定Dimorphos是一颗松散的碎石堆小行星。这也意味着这颗小卫星可能是由它较大的小行星搭档迪德摩斯喷射出的物质形成的。

与撞击观测最接近的模拟表明，迪莫尔福斯的凝聚力很弱，表面没有大石块。



3D模拟的飞镖撞击迪狄莫斯事件（图片来源:S.D. Raducan）

“在达特抵达迪莫尔福斯之前，我们不知道会发生什么。因为这个系统离地球太远了，所以迪莫尔福斯没有得到正确的解析。因此，我们可能会遇到任何东西，从一个整体——基本上是一个像迪莫福斯大小的巨石——到无粘性的碎石堆或任何介于两者之间的东西，”拉杜坎告诉Space.com。“因此，尽管撞击结果出乎大多数人的意料，但这是预测的情景之一。”

拉杜坎补充说，尽管有备无患意味着迪莫尔福斯的瓦砾堆性质并不太令人惊讶，但DART透露了其他一些确实让团队措手不及的事情。

拉杜坎说:“双吗啡星的成分与小行星龙古和贝努鸟非常不同，但它们对撞击的反应似乎非常相似，这令人惊讶。”“对于所有这些小行星来说，陨石坑都发生在低重力、低内聚力的状态下，陨石坑的大小比抛射体大很多倍。



Dimorphos的镖视图，带有新命名的功能注释。五个特征中的三个位于迪莫尔福斯的中心，而Dhol标志着月球边缘的大巨石。科学家说，犇犇是一块微小的岩石，将被用来记录纬度和经度。（图片来源:美国国家航空航天局大学/约翰霍普金斯大学附属医院）

此外，根据研究小组的计算，飞镖碰撞似乎完全重塑了迪莫尔福斯，而不仅仅是产生了一个撞击坑。这可能是通过一个叫做全球变形的过程发生的。反过来，重塑似乎导致小卫星的外部重新露出其内部的物质。

研究小组的模拟显示，由于DART的撞击，Dimorphos质量的0.5%至1%被弹出，而其质量的8%被重新分配，导致小行星的重大重塑和重新表面。拉杜坎补充说，这些发现表明，小行星的结构完整性和对撞击的反应很可能受到其内部成分和组成材料分布的深刻影响。



飞镖撞击对迪狄莫斯的影响。（图片来源:S.D .拉杜坎）

该团队的研究结果可以帮助科学家更好地了解迪莫尔福斯和迪狄莫斯小行星系统，并剖析太阳系中其他双星小行星的动力学。

拉杜坎说:“这项研究得出的双月星的材料特性和结构表明，这颗小卫星很可能是通过双月星的旋转质量脱落和再积累形成的。”“这些发现为我们太阳系中类似双星系统的存在和特征提供了线索，有助于我们更广泛地了解它们的形成历史和演化。”



DART撞击Didymos的模拟。（图片来源:S.D .拉杜坎）

DART的主要目的是测试行星防御方法，Raducan说这项任务在这方面确实取得了成功。她解释说，这些结果将为未来小行星探测任务的发展提供信息，并将对小行星碰撞减缓战略产生影响，指导未来行星防御举措的设计。

拉杜坎说:“行星防御的含义是，像迪莫尔福斯这样的小型碎石堆小行星偏转非常有效，动能撞击技术将是一种合适的偏转机制。”“然而，在试图偏转之前，可能有必要进行侦察任务，以准确评估小行星的属性。”

研究人员现在计划将模拟结果与即将到来的欧洲航天局（ESA）访问双子星任务Hera收集的数据进行比较，以验证和完善他们的模型。

“赫拉任务的发现将有助于验证我们的模型，并将动能撞击器转化为可靠的小行星偏转机制，”拉杜坎总结道。“我们还计划将我们的分析扩展到更广泛的小行星类型和/或形状，如最近由露西任务拍摄的丁克尼什。

“这些研究将增强我们对行星防御预测的稳健性，并有助于更全面地了解小行星的力学和组成。”

该团队的研究成果于周一（2月26日）发表在《自然天文学》杂志上。