有办法可以救恐龙了!可惜晚了

作者: haibaraemily

来源: 果壳

发布日期: 2022-11-14 12:00:53

2022年9月27日,DART探测器成功撞击了双小行星系统中的孪小星,导致其轨道发生显著变化。这次撞击被视为人类首次行星防御任务的成功,科学家们通过多种望远镜观测到撞击后的变化,确认孪小星的轨道周期缩短了32分钟。

2022年9月27日,对名为狄莫佛斯(Dimorphos)和狄迪莫斯(Didymos)的两颗小行星来说,这原本应是它们悠闲的太阳系游荡生活里,数十亿年如一日的、平平无奇的一天。两颗小行星组成了一个双星系统,中文也把它们译作孪小星和孪大星。

孪小星(Dimorphos,直径约160米)和它的主星孪大星(Didymos,直径约780米),由DART探测器搭载的DRACO相机在距离小行星约920千米处拍摄。

然而,就在这一天的清晨7点14分(北京时间),这份宁静被一枚突然飞来的航天器生生打破。上一秒还吃着火锅唱着歌好端端的孪小星,下下一秒就被航天器以超6千米/秒的高速迎头撞上。

肇事航天器的机载“行车记录仪”忠实地拍下了这场太空事故发生前的场景。事故发生后,当事双方均情绪稳定,毕竟肇事航天器已在事故中粉身碎骨,孪小星只能无奈地接受自己突然被改变的星生。正如6600万年前,地球上那群被小行星改变命运的恐龙们一样。

目前关于恐龙灭绝的最为主流的假说,是6600万年前一颗直径超过10千米的小行星/彗星在墨西哥尤卡坦半岛撞出了一个直径超过200千米的陨石坑,并且剧烈影响了当时整个地球的大气和生态环境,进而引起了包括大部分恐龙在内的众多动植物的灭绝——这就是地球上第五次生物大灭绝事件,史称“白垩纪末大灭绝”。好消息是,孪小星上没有任何生命存在,因此没有生命在这次事故中受到伤害。

只不过,大块头的地球被小撞一下岿然不动,这颗直径160米的小行星就弱小多了,更容易被外力改变。

在被撞击后的一个月里,孪小星的外形和轨道都发生了显著的变化——肇事航天器DART(全称“双小行星重定向测试任务”)千里迢迢太空跋涉10个月来撞击小行星,正是为了造成这些变化。

事故现场2022年9月11日,实施撞击的15天前,DART航天器预先分离出一颗立方星LICIACube(念LEE-cha-cube)。这颗6U立方星由意大利空间局研制,可以用自己的推进系统调整轨道,在撞击发生的几分钟后近距离飞掠孪小星,用自己携带的相机确认撞击情况。

立方星LICIACube上搭载了两台光学相机:窄视场的黑白相机LEIA和宽视场的彩色(RGB-IR)相机LUKE。

撞击发生165秒后,LICIACube近距离飞掠事故现场,在DART航天器阵亡之后接力完成了对孪小星的观测。LUKE相机拍摄到撞击发生后,大量被撞出的物质从孪小星的四周溅射而出,宛如“烟花”一般在太空中“绽放”开来。立方星LICIACube逐渐靠近又远离两颗小行星的画面,下方的是孪小星,距双星系统最近时距离仅有56.7公里。

在立方星LICIACube最早发布的影像里,两颗小行星严重过曝,显得这个意大利的相机不太聪明的亚子。好在这些影像处理效果还是很惊艳的,被撞出的溅射物在孪小星周围形成的辐射线都清晰可辨,延伸出数倍于小行星直径的范围。DART撞上孪小星时,质量只有大约570千克,据估算还不到孪小星质量的100万分之一。

明明只是“蚍蜉”撞“大树”,却能造成如此“惨烈”的事故现场,这一方面是超过6千米/秒的撞击速度属实可观,另一方面,也得“怪”孪小星自己不够结实。

在DART航天器撞击前传回的的孪小星近距离影像里,这颗直径约160米的小行星表面碎石嶙峋,是一类典型的被称为“碎石堆型”(rubble pile)的小行星。

这类小行星质地松散,密度低,孔隙率高,可以理解为是众多大大小小的石块通过微弱的引力聚集在一起形成的小行星。石块彼此之间的“粘合力”很弱,随便被撞一下,抖几抖,都可能会簌簌地掉落。因此,当行星科学家看到孪小星表面的影像时,就已经对孪小星惨烈的事故现场有充分的心理预期了。毕竟,在此之前,人类航天器已经近距离探访过好几颗碎石堆型小行星。

总之,近距离确认完事故现场之后,立方星LICIACube事了拂衣去,从此离开了这对双小行星。接下来,就交给地球望远镜们吃瓜看戏了。为了好好观察这次难得的撞击,众多地基望远镜和环绕地球的空间望远镜都摩拳擦掌,严阵以待。在这些望远镜的观测分辨率下,孪大星和孪小星无法分辨开来,因此我们看到的是双星系统整体的亮度变化。计划开展孪小星撞后观测的地基和空间望远镜分布,当然,有些最终没有成功拍到。

撞击发生时,当地时间已经天亮了的地方当然是拍不到啥的;当地时间还是夜晚的地区里,位于地球南半球的望远镜观测条件更为优越,因此也更容易抓住撞击前后的珍贵瞬间。意大利的虚拟望远镜计划使用南非Klien Karoo天文台12英寸望远镜,跟踪拍摄到了撞击发生前后孪大星-孪小星系统的亮度变化,可以明显看到撞击之后喷出的物质像云团一样笼罩在双星系统的左侧。

撞击时刻是UTC时间2022年09月26日23:14,动图持续时间是23:07-23:26共19分钟,溅射物在大约23:19开始出现。

位于印度洋留尼汪岛上的Les Makes天文台拍摄到:小行星几乎在被撞的瞬间就开始变亮,数秒后就已经非常明亮,撞击抛出的溅射物不到一分钟就扩散成了云团一般的形态,并开始向东运动并慢慢消散。

南非天文台(SAAO)和致力于小行星巡天的ATLAS计划(Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System)也分别拍摄到了类似的景象。此外,还有一些小口径的望远镜也拍到了被撞后的双星变化。

但相比于地基望远镜,更惊艳的还得看NASA的空间望远镜双壁:哈勃和詹姆斯·韦布。

撞击后的几个小时里,两台空间望远镜分别拍摄到了双星系统在可见光和红外波段的照片,撞击飞溅出的物质明亮耀眼。这也是两大望远镜首次同时观测太空中的同一个目标。哈勃在撞击前后的首轮观测中共拍摄了45张影像,清晰记录下孪小星在被撞后,周围飞溅出的溅射物逐渐变多,逐渐变亮的过程。总之,明明白白,清楚无疑,人类首次行星防御任务大获成功,这颗小行星的轨道确实被改变了。

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