清華大學一個科研團隊前不久研究發現，一顆代號為2016 HO3、名叫「振蕩天星」的小行星，很可能是在一次宇宙天體碰撞事件中，從月球背面的布魯諾撞擊坑被撞擊、分離到太空中的。這一研究成果日前發表於【自然·天文學】學術期刊上。
未來中國將開展的「天問二號」任務，就要對這顆小行星進行伴飛和采樣返回任務。今天的【科技推動力】，一起揭開這顆小行星——「振蕩天星」的身世之謎。
「不安分」的小行星
地球的「準衛星」
說到這顆小行星，它可是名副其實的「小」行星，有多小？科學家預測，它的直徑只有50米左右，它的名字之所以叫「振蕩天星」，是因為它一直在「不安分」地振蕩執行。而且因為在太空中所處的特殊位置，它也被看作是地球的一顆「準衛星」。
這顆近地小行星2016年4月27日正式公布，代號為2016 HO3，國際永久編號為469219，科學家估計，這顆小行星的直徑約為46-58米，自轉周期約28分鐘，環繞太陽執行的公轉周期大約為366天。
處於特殊軌域 是地球的一顆「準衛星」
科學家透過觀測發現，這顆小行星位於一個非常奇特的軌域上，它不僅像其他小行星那樣環繞著太陽飛行，同時還在一個非常遙遠的軌域相對地球上下左右「振蕩」執行，並因此被命名為「振蕩天星」。專家介紹，如果從地球的角度看過去，這顆小行星就像是在環繞地球執行，但這並不是指它真的在繞地球公轉，這也是這顆小行星被認為是地球的「準衛星」，而不是衛星的原因。
清華大學航天航空學院教授 寶音賀西：它其實在日地的拉格朗日點上，當然它不是在一個點上待著，在拉格朗日點的附近做運動，所以我們很容易就想到，它是不是跟地球起源有某種關系，要不就跟地球一起形成，或者是不是過去是地球的衛星？或者是不是跟月球一起誕生的？或者是有沒有可能從月球怎麽分離出來的？
始終在日地拉格朗日點上「振蕩」執行
寶音賀西教授所說的日地的拉格朗日點，是指在太陽、地球兩大天體作用在小行星上的力能夠達到平衡的點位，在這個點位上小行星可以保持相對靜止，然而「振蕩天星」卻並不是一顆安分的小行星，幾百萬年來它一直在不停振蕩。
光譜分析軌域計算
其來源指向月球
「振蕩天星」究竟從哪裏來？為什麽它會出現在這樣一個奇特的軌域上？此前，已經有國外研究者提出，這顆小行星很可能來自月球，但卻沒有足夠的證據能證明。
清華團隊透過對「振蕩天星」的觀測發現，它所反射的光譜和月球的非常相似，而軌域分析計算也把「振蕩天星」的身世指向了月球。
每年四月與地球最近 是最佳觀測時機
課題組專家介紹，研究這顆小行星起源，獲取有用的資訊十分困難，一方面，雖然這顆小行星預測直徑有46-58米，相當於一座十幾層的樓房，但是在太空中這樣大小的物體如同塵埃，極難發現和觀測。另一方面，它距離地球最近時也有521萬公裏，而且只有每年4月它來到與地球最近點位時，才會迎來最佳觀察時機。
「振蕩天星」所反射光譜與月球非常相似
雖然困難重重，各國科學家仍抓住了短暫的機會，對這顆小行星開展研究。光譜觀測和分析結果顯示，「振蕩天星」所反射的光譜與月球非常相似，因此科學家認為，這表明小行星表面物質與月球十分接近，甚至有可能來自月球。
清華大學航天航空學院博士後 程彬：但是透過這種方式，我們不能確定它從月球上哪個地方來的。我們發現，月球表面上扔出來的這些碎片，絕大部份都會馬上掉到地球上，成為我們在地球上找到的那些月球隕石，只有很少部份的一些幸運兒才能經過漫長的演化作用進入日心軌域上。
光譜觀測和有關的分析計算雖然並不能證實這顆小行星就是來自月球，但是卻給了課題組一個明確的探索方向，就是在月球上尋找線索。
開發月表撞擊仿真模型
尋找關鍵撞擊坑
如果「振蕩天星」真的曾經是月球的一部份，為什麽會跑到目前的軌域上，獨自在宇宙中遊蕩？課題組分析認為，隕石撞擊月球表面時巨大沖擊有可能將「振蕩天星」濺射出來，飛到現在的軌域上，他們只要能找到這個特定的撞擊坑，就可以確定「振蕩天星」的身世。為此，團隊開發設計了一個月球表面撞擊仿真模型，尋找關鍵撞擊坑。
想要確定「振蕩天星」究竟是不是在隕石撞擊月球表面時濺射出來的，最佳方法就是重現這個撞擊，這個在現實中根本無法實作的任務，依靠科技的進步透過超級電腦大數據仿真模擬得以再現。從2019年起，寶音賀西課題組的老師和同學們就著手月球表面撞擊仿真模型的開發設計。
課題組程彬和同學們首先計算出多大體積的天體和多快的撞擊速度，才能將振蕩天星這樣大的碎片從月球表面濺射出來，緊接著，他們算出了這次碰撞究竟能夠產生多大的隕石坑。結果表明，這次撞擊最終會留下一個至少10-20千米直徑的隕石坑。
然而當他們拿到這個計算結果後卻發現，月球表面滿足這一條件的撞擊坑實在太多了。
清華大學航天航空學院博士後 程彬：滿足我們提出來這個十到二十公裏的約束撞擊坑非常多，幾千幾萬個，我們就很迷茫，到底哪個才是它的起源撞擊坑。
模擬計算發現「振蕩天星」是「年輕」的天體
隨後的模擬計算中，課題組發現，隕石撞擊所產生的碎片大多數在撞擊後一千萬年內會離開地球附近的軌域，只在極少數例外情況下有可能保留下來，並最終進入與「振蕩天星」相似的軌域。這意味著「振蕩天星」的年齡應小於一千萬年左右。
符合年齡條件 來源指向布魯諾隕石坑
課題組發現，在月球表面，能夠達到至少10-20千米直徑，而且年齡又在一千萬年左右的撞擊坑只有一個，就是位於月球背面的布魯諾隕石坑。
大數據仿真模擬
重現「振蕩天星」的誕生
透過隕石坑來探索小行星的來源，這樣的研究是行星科學領域前所未有的嘗試。研究團隊透過月球逃逸碎片的長期軌域演化研究，清晰地展示了「振蕩天星」是怎樣從布魯諾撞擊坑中誕生，並經過千萬年的太空之旅，最終穩定執行在目前軌域上的過程。
布魯諾撞擊坑全稱為佐丹諾·布魯諾撞擊坑，位於月球背面，直徑約22公裏，課題組所做的撞擊仿真模型模擬了這次撞擊，大約一千萬年前的遠古時期，一顆尺寸接近2公裏的隕石以約每秒18公裏的速度飛快地撞向月球，到達月球表面的瞬間，巨大的沖擊作用讓這個隕石迅速瓦解，月球也在撞擊中拋射出大量碎片，這些碎片一部份在月球重力的作用下又落回月球，一些碎片則帶著這股力道飛向太空。
研究認為「振蕩天星」源自月背布魯諾撞擊坑
大數據仿真模擬不僅再現了這次撞擊，還還原了碎片從月球濺射出來後近千萬年的軌域變化，課題組認為由此基本可以確定「振蕩天星」源自月球。
清華大學航天航空學院博士後 程彬：如果這個星真的是從月球上來的話，那麽它的起源就必須是布魯諾這一個撞擊坑，除了尺寸以及年齡的約束之外，還有光譜的約束，我們比較了布魯諾撞擊坑的光譜的數據跟我們觀測到的這個「振蕩天星」的光譜數據，發現它們也是非常貼近的，相當於我們從三個角度都驗證了布魯諾撞擊坑是「振蕩天星」起源，是有非常大的可能性。
專家表示，清華大學航天航空學院的研究成果不僅讓科學界對近地小行星來源有了全新的認識，還開創了研究小行星起源的全新方法。
清華大學航天航空學院教授 寶音賀西：會有一種全新的認識，以前是從來沒有人想過這些小行星可能是被大的天體上撞出來的，假如將來被一些探測實際的數據或者是采樣，或者探測驗證的話，這是行星科學一個非常重大的進展。
「天問二號」將探測
「振蕩天星」並取樣返回
中國探月工程總設計師吳偉仁曾在中國航天日大會上透露，中國計劃在2025年前後發射「天問二號」探測器，對一顆小行星進行伴飛探測和取樣返回，「天問二號」要探測的，就是這顆「振蕩天星」。
未來，如果「天問二號」能夠成功取回樣本，將有助於解開「振蕩天星」的身世之謎，對我們了解太陽系的形成、地月系統的形成，以及地球安全都有著非常重要的意義。
來源 央視新聞客戶端 | 作者 梁錚錚 代欽夫
編輯 王瓊
流程編輯 劉偉利
