「無論結果如何,人類的勇氣和堅毅,都被鐫刻在星空下。」電影【流浪地球】中的一句台詞這樣說道。關於宇宙的星河浪漫，人類一直有著各種各樣的憧憬，而對於它的探索也從未停止。電影中設想，用空間站撞擊木星使其爆炸，讓木星沖擊波改變地球運動軌跡，避免地木相撞，實際上現實中美國國家航空暨太空總署（NASA）確實做了撞擊小行星的實驗，近日研究證實實驗取得了成功。
一次碰撞讓圓球狀小行星變成「橢圓西瓜」
NASA在2022年用「雙小行星重新導向測試（DART）」航天器撞擊一顆名為「雙形態（Dimorphos）」的小行星。最近的研究發現，這次碰撞不僅改變了該小行星的軌域，還改變了其形狀。也就是說，這次的測試證明，如果有「小行星撞地球」的風險，可以使用技術手段讓相關小行星偏離軌域，避免其與地球碰撞。
（DART航天器的碰撞，改變了「雙形態」小行星的軌域和形狀。）
「雙形態」小行星繞著一顆更大的近地小行星Didymos公轉。在遭到DART撞擊之前，「雙形態」是一個「扁圓球體」，它的公轉軌域是圓形，與Didymos平均距離約1189公尺，每圍繞其轉一圈，需要11小時55分鐘。
「當遭到DART撞擊後，情況變得非常有趣。」領導這項研究的加州南部NASA噴射推進實驗室（JPL）導航工程師史丹努19日說，「‘雙形態’的軌域不再是圓形的，它現在完成一次軌域執行的時間比之前短了33分鐘15秒。它的形狀也發生了變化，從一個相對對稱的物體變成了‘三軸橢球’——類似一個橢圓形的西瓜。」科學家此前披露，兩顆小行星的軌域已經發生了變化，而最新研究則提供了關於這一變化最精確的讀數。
（撞擊前，「雙形態」小行星像一個被壓扁的球；撞擊後，它呈現出橢圓形，就像西瓜一樣。）
同在JPL的高級研究科學家史蒂夫·切斯利說，「雙形態」的軌域周期在撞擊後的幾周內繼續緩緩縮短。「我們認為這是由於行星系統中的松散碎片繼續散開並帶走角動量，因此必然導致軌域收縮。」切斯利補充道，角動量是指旋轉物體的品質在其軸周圍分布的程度以及它旋轉的速度。
該研究發現，「雙形態」與Didymos的平均軌域距離現在約為1152公尺，比撞擊前少了約37公尺。 「這項研究的結果與其他正在釋出的結果一致。」NASA華盛頓總部太陽系小天體主任湯姆說，「看到不同的團隊分析數據並獨立得出相同的結論，標誌著這項實驗的結果很紮實。DART不僅向我們展示了一種小行星偏轉技術的途徑，而且還揭示了對小行星新的理解，以及它們的行為方式。」
三個數據來源來推斷撞擊後小行星發生的變化
為了深入分析實驗情況，史丹努的團隊在他們的計算模型中，使用了三個數據來源來推斷撞擊後小行星發生了什麽。
第一個來源是DART航天器上的數據。它在接近小行星時拍攝了影像，並透過NASA的深空網路（DSN）將其發送回地球。這些影像提供了兩顆小行星間隙的近距離測量，同時也測量了撞擊之前兩顆小行星的尺寸。
第二個來源，是加州巴斯托的戈德斯通太陽系雷達。該雷達將無線電波反射到兩顆小行星上，精確測量了撞擊後「雙形態」相對於Didymos的位置和速度。雷達觀測迅速幫助NASA得出結論——DART對小行星的影響遠遠超出了預期。
第三個，也是最重要的數據來源，是世界各地的地面望遠鏡，測量了兩顆小行星的「光曲線」，即隨時間變化反射在小行星表面的陽光。透過比較撞擊前後的光曲線，研究人員可以了解DART如何改變「雙形態」的運動。
「雙形態」周期性地在Didymos的前方和後方經過。在這樣的路徑中，望遠鏡都會記錄到光線臨時變暗的情況——光曲線的下降。「我們利用這一系列精確的光曲線下降的時間，來推斷軌域的形狀，由於我們的模型非常敏感，我們還可以弄清楚小行星的形狀。」切斯利說，「團隊發現‘雙形態’的軌域現在略微改變。和撞擊前的圓形軌域相比，出現了非常輕微的時間差異。我們從未預料到能夠獲得這種精度。」史丹努說，「模型是如此精確，甚至顯示Dimorphos在圍繞Didymos運動時會前後搖晃。」
歐洲將發射航天器近距離觀察小行星
科學家們對撞擊後留下的碎片進行了觀察，發現「雙形態」是一個松散堆積的「碎石堆」，類似於小行星本努。
歐洲空間局（ESA）計劃於2024年10月發射赫拉號航天器，預計於2026年底到達這兩顆小行星，將對它們進行詳細調查，並確認DART如何改變了「雙形態」的形狀。「我們急切期待著歐洲航天局的赫拉號航天器的到來，屆時我們將現有觀測情況與從赫拉號獲得的影像進行比較。我們還將了解自2023年上次觀測以來，軌域發生了多大變化。」切斯利說。
DART是由約翰霍普金斯套用物理實驗室（APL）在馬里蘭州勞雷爾為NASA的行星防禦協調辦公室設計、建造和營運的，該辦公室負責監督該機構在行星防禦方面的持續努力。DART航天器是人類有史以來第一次有意識地移動天體的工具。
位於加利福尼亞州帕薩迪納的加州理工學院的JPL管理著DSN，該網路屬於NASA的空間通訊和導航（SCaN）計劃，隸屬於該機構華盛頓總部的空間營運任務總監部。
編譯/瀟湘晨報記者彭昕宇
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