一颗名为Didymos的小行星最近与一艘宇宙飞船近距离相遇。现在,它泄露了一个令人眼花缭乱的秘密:这块半英里宽的岩石似乎旋转得非常快——每2小时16分钟就完成一次旋转——以至于它的表面可能正在喷射碎石,其中一些被太阳风吹到太空中。
在美国宇航局的双小行星重定向测试(DART)航天器将Didymos带入聚光灯后不久,研究人员就发现了这一发现。去年9月,DART几乎迎头撞上了小行星的小卫星didyphos,加速了Didymos的小同伴小行星,足以改变其路径,这表明如果早期预测到这种末日碰撞,人类可以保护地球免受灾难性的小行星撞击。
这次爆炸性的访问也让科学家们近距离观察了这两颗小行星,DART之后将由欧洲航天局的赫拉任务对双小行星系统进行彻底调查。从2026年底开始,赫拉将对Dimorphos和Didymos进行勘测,对岩石进行测量,并展示DART如何改变系统。
西班牙阿利坎特大学的行星科学家、该研究的合著者阿德里亚诺·坎波·巴格廷说,这项新研究表明,由于小行星的快速旋转,Hera可能还会看到一股岩石和灰尘从Didymos的赤道上抛出,该研究于3月11日在线发表在《伊卡洛斯》杂志上。这种机制只是科学家们意识到小行星可以是活跃的、有活力的地方,而不是静止的岩石块的一种方式。虽然目前还很难判断这种活动有多普遍,但这项研究提醒人们,太阳系中的小行星可能正在向宇宙中抛掷它们的物质。
马里兰大学(University of Maryland)行星科学家张云(Yun Zhang)说,这项研究证实了一个长期存在的理论,即DART的目标Dimorphos是如何形成的。张云参与了DART的任务,但没有参与这项新研究。她说:“对科学家来说,这个系统最初是如何形成的就像一个谜。”
有一种理论认为,Didymos可能是单独形成的,它旋转得太快,以至于无法完全结合在一起,并扔掉了最终合并形成Dimorphos的物质。张说:“这就是为什么很多研究人员想要了解Didymos是否有这种从其表面脱落质量的能力。”
目前,这项工作是理论性的,几乎完全基于DART撞击前收集的远程观测。从地球上看,Didymos只是一个亮点,所以科学家们无法收集到有关可能从这颗小行星喷射出的物质的直接数据。
“这是一个很好的开始,这是我们所能做的,”亚利桑那大学的行星科学家但丁·洛雷塔(Dante Lauretta)在谈到这项新研究时说,他没有参与这项研究。
研究小组成员将他们能找到的关于Didymos的形状、大小、质量和组成的所有数据拼凑在一起。虽然DART任务确实帮助研究人员确定了小行星的大小,但大部分数据来自过去在地球上的观测。自1996年发现这颗小行星以来,根据多年的监测,研究小组还知道了Didymos的快速旋转速率,这可能导致了小行星的旋转顶部形状:当它旋转时,两极的物质被拉向赤道,形成一个凸起。
研究人员将这些信息输入一个计算机模型,该模型显示,Didymos旋转得足够快,赤道附近的物质可能会以比小行星引力抵消的更大的力向外加速,使物质离开表面。
从那里,这些物质有四个潜在的目的地:它可以逃逸到太空中,被困在Didymos周围的轨道上,掉回小行星表面或降落在Dimorphos上。Campo Bagatin和他的同事们计算出,在大约4小时内,超过97%的被抬升的物质应该会落回到Didymos的表面。该团队的模拟显示,在剩余的漂浮碎片中,大多数较大的碎片——在这种情况下,直径为0.47或10.6厘米的颗粒——最终落在了双形phos上。
这并不是第一颗将自己的内脏扔进太空的小行星。Lauretta领导了另一项名为OSIRIS-REx的NASA小行星任务,该任务将于今年9月将太空岩石Bennu的碎片送到地球。2018年12月,航天器抵达本努后不久,他和同事们震惊地发现,这颗小行星正在向太空中喷射鹅卵石,尽管其机制与新的Didymos研究中探索的机制不同。
他说,识别活跃的小行星提醒我们,我们的宇宙邻居是多么戏剧性。“认为太阳系是一个静态环境的想法是错误的,”洛雷塔说。“这是一个非常有活力的地方。事情在改变;物质相互碰撞;已经持续了45亿年的过程仍然在发生。”
不过,对于Didymos来说,科学家们需要等待计划于2024年10月发射的赫拉任务,以了解小行星表面的变化有多大。坎波·巴格廷说,这艘飞船应该能够用它的一对黑白小行星取景相机直接观察到这些潜在的碎石。张说,它还应该注意到最近在小行星表面损失的物质的颜色差异。
Campo Bagatin说:“恐怕在赫拉任务完成之前,很难说Didymos周围到底有什么。”