NASA的DART任务(双小行星重定向测试)是人类首个真正意义上的行星防御任务。它于2021年底发射升空,瞄准了一个被称为孪大星-孪小星双小行星系统。任务的目标之一是希望弄清楚,如果有小行星朝着我们飞来,有没有可能把它“推开”。2022年9月,DART航天器成功撞击了距离地球1100万千米的孪小星。这验证了动能撞击是一种可行的偏转技术,应该可以成为一种用来防止小行星撞击地球的有效方法。
此外,通过收集撞击时和撞击后的大量数据,科学家还能更好地了解有关小行星本身的信息。这也能告诉我们,如果这样一颗小行星撞击地球,人类可能面临什么。近日,发表在《自然通讯》上的5项新研究,利用DART及其旅行伙伴LICIACube发回的图像,揭开了孪大星-孪小星双小行星系统的地质情况,并确定了它的起源和演化特点。这些数据也能带来有关更多小行星的信息。小行星是自然灾害,我们的太阳系中有很多小行星。
接近地球公转轨道的小行星也被称为近地天体(NEO)。这些小行星对我们构成的威胁最大,但也更容易接近。想要保护我们的行星不受它们的威胁,就离不开我们对它们的了解。科学家需要知道构成它们的成分,以及这些成分是如何组合在一起的。孪大星和它的超小卫星孪小星是所谓的双小行星系统。它们是DART任务的完美目标,因为撞击的影响可以很容易地通过孪小星轨道的变化进行测量。
这个系统距离地球也很近,至少可以算作近地天体。而且,它们其实是一类非常常见的系统,但先前并没有进行详细观测。在这组新研究中,团队利用DART和LICIACube的图像,通过观察表面粗糙度和陨击坑记录,来估算这个系统的年龄。他们推测,孪大星表面的年龄应该比它的卫星孪小星大40到130倍,前者大约有1250万年的历史,而孪小星则形成于不到30万年前,这比预期的要年轻得多。
分析表明,孪大星和孪小星的表面特征都比较薄弱。孪大星在海拔较低的地方更平滑,但在海拔较高的地方多为岩石,陨击坑也比孪小星多。在孪大星上观测到的各种地质特征帮助研究人员讲述了孪大星系统的起源。而孪小星也不像想象的那样是一块坚硬的岩石。它是由巨砾组成的碎石堆聚集在一起的。外加上它比较年轻,因此研究人员推断,孪小星很可能是在大质量脱落事件中从孪大星中分裂而来的。这些碎片逐渐在孪大星周围形成了一个碎片环。
随着时间的推移,这些碎片开始聚集在一起,形成了更小的卫星孪小星。表面巨砾的形状和分布也证实了这一点。新研究还发现,迄今为止太空任务所到访过的所有小行星,包括丝川、龙宫和贝努,上面的巨砾都具有相同的特征。这说明,所有这类小行星都是以类似的方式形成并演化的。但双小行星系统中的大型巨砾的数量要比在其他非双小行星上观测到的多得多,甚至多达5倍。这种过多的大型巨砾可能是双小行星系统的独特特征。
这类小行星似乎也更容易开裂。出现这种情况的原因是昼夜的冷热循环,就像冰冻-融化循环一样,只不过没有水。热疲劳,也就是一种由热引起的材料逐渐减弱并开裂的现象,可能会让孪小星表面的巨砾迅速破裂,产生表面纹路,并以比想象中还要快的速度改变着这类小行星的物理特性。对孪大星承载力(表面承受载荷的能力)的研究表明,它的承载力可能只有地球干沙或月壤的千分之一。这也被认为是了解和预测表面撞击反应的一个重要参数。
这些新发现更详细地描绘了孪大星-孪小星系统的起源和演化的故事。此外,对系统表面的分析也暗示着,如果有什么东西(比如航天器)进行撞击,可能会有更多碎片被抛进太空。这甚至会增加它的“推力”。但我们还不知道表面之下的东西,也许它们比表面看到的要坚固得多。这就是后续任务的目标。计划几个月后发射的ESA的赫拉任务,准备于2026年再次访问DART撞击点,进一步分析此次撞击测试后的结果。
它不仅能提供DART撞击点的更高分辨率图像,还能利用低频雷达探测小行星的内部。