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美国宇航局的DART撞击永久地改变了小行星月球的形状和轨道

2024-08-24科学

根据一项新的研究,当美国宇航局的双小行星重定向测试(DART)航天器在2022年与一颗名为Dimorphos的小行星卫星相撞时,月球发生了明显的变形——形成了一个巨大的陨石坑,并将其重塑得如此之大,以至于月球偏离了最初的进化进程。该研究的研究人员认为,Dimorphos可能在试图回到与其母小行星Didymos的引力平衡时开始混乱地「翻滚」。

马里兰大学天文学教授、DART调查工作组负责人德里克·理查森(Derek Richardson)说:「在很大程度上,我们最初在撞击前对DART将如何改变Didymos及其卫星在太空中的移动方式的预测是正确的。」「但有一些意想不到的发现有助于更好地了解小行星和其他小天体是如何随着时间的推移形成和演变的。」

这篇论文于2024年8月23日发表在【行星科学杂志】上,由理查森领导的一个团队详细介绍了撞击后的重要观测结果,并描述了对未来小行星研究的可能影响。

最大的惊喜之一是DART的撞击改变了Dimorphos的形状。根据理查森的说法,小行星卫星最初是扁圆的(形状像汉堡包),但在DART航天器与它相撞后,它变得更长了(伸展得像足球)。

「我们预计Dimorphos在撞击前会持续很长时间,因为我们通常认为,月球的中心物体会逐渐积累从Didymos这样的主要物体上脱落的物质。它自然会形成一个细长的身体,它的长轴总是指向主体,」理查森解释说。「但这个结果与这个想法相矛盾,表明这里有更复杂的东西在起作用。此外,撞击引起的Dimorphos形状的变化可能改变了它与Didymos的相互作用方式。」

理查森指出,虽然DART只击中了月球,但月球和主体是通过重力连接在一起的。航天器在撞击中散落的碎片也在破坏月球与其小行星之间的平衡中发挥了作用,缩短了Dimorphos围绕Didymos的轨道。有趣的是,Didymos的形状保持不变——这一发现表明,这颗较大的小行星的身体足够坚固和坚硬,即使在失去质量以形成它的卫星之后,也能保持其形状。

根据理查森的说法,Dimorphos的变化对未来的探索工作具有重要意义,包括欧洲航天局计划于2024年10月对Didymos系统进行的后续任务。

理查森解释说:「最初,Dimorphos可能处于一种非常放松的状态,它的一侧指向主体Didymos,就像地球的月球总是有一面指向我们的星球一样。」「现在,它被撞出了一条直线,这意味着它可能会在它的方向上来回摆动。二模虫也可能在‘翻滚’,这意味着我们可能导致它混乱地、不可预测地旋转。」

目前,研究小组正在等待发现喷出的碎片何时会从系统中清除,Dimorphos是否仍在太空中翻滚,以及它最终何时会恢复之前的稳定性。

他说:「我们现在最大的问题之一是,Dimorphos是否足够稳定,可以让航天器在上面着陆并安装更多的研究设备。」「可能需要一百年的时间才能看到系统的明显变化,但距离撞击仅仅过去了几年。了解Dimorphos需要多长时间才能恢复稳定性,可以告诉我们有关其内部结构的重要信息,这反过来又为未来尝试改变危险小行星的方向提供信息。」

理查森和他的团队希望赫拉能提供更多关于DART影响的信息。到2026年底,Hera将到达包含Dimorphos和Didymos的双小行星系统,首次评估这两颗小行星的内部特性,为DART任务及其对未来的影响提供更详细的分析。

理查森说:「DART让我们深入了解了在实验室里无法做到的复杂引力物理学,所有这些研究都有助于我们在实际威胁发生时校准保卫地球的努力。」「小行星或彗星接近并危及地球的可能性非零。现在,我们有了一道额外的防线来抵御这类外部威胁。」