相關(guān)研究揭示了美國(guó)宇航局飛鏢探測(cè)器撞上小行星前的最后時(shí)刻。

2022年9月，美國(guó)宇航局的雙小行星重定向測(cè)試（DART，又稱(chēng)“飛鏢”）探測(cè)器在人類(lèi)首次行星防御測(cè)試中撞上了一顆小行星，有目的地改變了這個(gè)天體在太空中的運(yùn)動(dòng)軌跡?，F(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)解構(gòu)了這次碰撞的過(guò)程及其后果，從而了解到人類(lèi)向宇宙揮出的這記重拳到底有多成功。

飛鏢探測(cè)器其實(shí)僅有一輛高爾夫球車(chē)大小，但它撞擊的小行星迪莫弗斯足足有大金字塔那么大。根據(jù)研究人員在《自然》雜志上發(fā)表的相關(guān)文章，這次撞擊導(dǎo)致迪莫弗斯環(huán)繞另一個(gè)小行星迪迪莫斯運(yùn)動(dòng)的軌道縮小——撞擊后，前者繞后者運(yùn)動(dòng)一周的時(shí)間縮短了33分鐘。這意味著，如果人類(lèi)未來(lái)探測(cè)到某顆迎面朝地球飛來(lái)的危險(xiǎn)小行星，通過(guò)與飛鏢探測(cè)器類(lèi)似的撞擊任務(wù)就可能會(huì)使它偏離地球。

飛鏢探測(cè)器的成功之前已不乏報(bào)道。現(xiàn)在，發(fā)表在《自然》雜志上的五項(xiàng)研究揭示了這次撞擊前的最后時(shí)刻以及飛鏢探測(cè)器對(duì)小行星的具體影響。其中一組研究結(jié)合了探測(cè)器的軌道數(shù)據(jù)與撞擊前最后一刻小行星表面的照片。當(dāng)飛鏢探測(cè)器以超過(guò)每秒6千米的速度沖向迪莫弗斯時(shí)，率先與小行星接觸的部位是一塊太陽(yáng)能電池板，它撞到了一塊6.5米寬的巨石并且立刻變得粉碎。幾微秒后，探測(cè)器主體撞到了那塊巨石旁邊的巖石表面——就這樣，造價(jià)3.3億美元的飛鏢探測(cè)器粉身碎骨。

迪莫弗斯原本的質(zhì)量為43億千克，這次撞擊導(dǎo)致它至少濺射出了100萬(wàn)千克巖石。這些碎片在迪莫弗斯身后形成了一條綿延數(shù)萬(wàn)千米的尾巴。隨后數(shù)周，各大望遠(yuǎn)鏡都觀察到了這條尾巴在太陽(yáng)射線的壓力下移動(dòng)和變化的過(guò)程。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡甚至發(fā)現(xiàn)了第二條尾巴，但在撞擊18天后就消失了。

迪莫弗斯寬151米，圍繞一顆更大的小行星迪迪莫斯運(yùn)行。美國(guó)宇航局的目標(biāo)是改變迪莫弗斯的軌道，且改變程度要大到足以讓天文學(xué)家觀測(cè)到，具體方式是通過(guò)地面望遠(yuǎn)鏡監(jiān)測(cè)這兩個(gè)小行星亮度隨時(shí)間的變化。不過(guò)，這兩顆小行星都不會(huì)對(duì)地球構(gòu)成威脅。

2022年9月6日，飛鏢探測(cè)器在接近迪莫弗斯時(shí)拍攝的圖像顯示，這顆小行星看起來(lái)像是一枚覆蓋著巨石的雞蛋。它似乎就是一堆松散的碎石，引力勉強(qiáng)把它們聚在一起——這意味著，當(dāng)飛鏢探測(cè)器擊中它時(shí)，它的表面很可能會(huì)碎得很徹底。

馬里蘭州勞雷爾市約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室行星科學(xué)家卡羅琳 · 恩斯特（Carolyn Ernst）說(shuō)，更多細(xì)節(jié)的發(fā)現(xiàn)有助于研究人員理解為什么這次撞擊能如此成功地改變小行星的軌道。

其中一個(gè)因素是，探測(cè)器擊中了距小行星中心僅有大約25米的位置，從而最大程度發(fā)揮了撞擊的力量。另一個(gè)因素是，小行星受到撞擊后產(chǎn)生的大量碎石從撞擊中向外飛出，由此產(chǎn)生的后坐力使小行星進(jìn)一步偏離了之前的軌道。研究人員估計(jì)，這種碎石濺射過(guò)程為迪莫弗斯提供的動(dòng)量幾乎可以達(dá)到飛鏢探測(cè)器撞擊產(chǎn)生動(dòng)量的4倍。

研究人員還表示，雖然美國(guó)宇航局目前只對(duì)一顆小行星使用了這項(xiàng)技術(shù)，但這次任務(wù)得到的結(jié)果可以廣泛應(yīng)用于未來(lái)所有可能對(duì)地球造成威脅的小行星。弗蘭克 · 馬奇斯（Franck Marchis）是位于加利福尼亞山景城的搜尋地外文明研究所的研究員，他同時(shí)也是望遠(yuǎn)鏡制造商“星際宇宙”（Unistellar）的首席科學(xué)官。他表示：“飛鏢任務(wù)的成功意味著如果出現(xiàn)了對(duì)地球存在威脅的小行星，我們可以快速設(shè)計(jì)一個(gè)使其偏離原有軌道的任務(wù)，而且我們知道這很有可能成功?！?/p>

“如果你在30年前問(wèn)我，‘我們能否確信，下周二之后的一周內(nèi)，地球絕不會(huì)被一顆巨大的致命小行星毀滅？’我的答案只能是否定的?！憋w鏢任務(wù)項(xiàng)目科學(xué)家、在美國(guó)宇航局華盛頓總部工作的湯姆 · 斯塔特勒（Tom Statler）補(bǔ)充道。而現(xiàn)在，天文學(xué)家已經(jīng)巡視了整片天空，確定了幾乎所有對(duì)地球具有潛在威脅的小行星，而且飛鏢任務(wù)已經(jīng)證明我們?nèi)祟?lèi)的確有能力主動(dòng)規(guī)避此類(lèi)威脅。“因此，即便有新的小行星威脅出現(xiàn)，我們對(duì)如何處理也胸有成竹。”斯塔特勒說(shuō)。

研究人員仍在繼續(xù)研究飛鏢項(xiàng)目發(fā)回的數(shù)據(jù)，以了解更多關(guān)于迪莫弗斯和迪迪莫斯的物理、化學(xué)和地質(zhì)情況。馬奇斯共同領(lǐng)導(dǎo)的業(yè)余天文學(xué)家網(wǎng)絡(luò)也在這項(xiàng)工作中發(fā)揮了舉足輕重的作用。這些業(yè)余天文學(xué)家在飛鏢探測(cè)器撞擊迪莫弗斯之前、之中和之后都用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)了這兩顆小行星。他們發(fā)現(xiàn)，在撞擊之后，小行星似乎立刻變得明顯更紅。

北亞利桑那大學(xué)（位于弗拉格斯塔夫）行星科學(xué)家克里斯蒂娜 · 托馬斯（Cristina Thomas）在2022年12月的美國(guó)地球物理聯(lián)盟會(huì)議上報(bào)告稱(chēng)，位于夏威夷的美國(guó)宇航局紅外望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)小行星迪莫弗斯后來(lái)變成了藍(lán)色。她說(shuō)：“我們認(rèn)為這可能是因?yàn)樽矒魧?dǎo)致迪莫弗斯丟失了許多物質(zhì)?！边@次撞擊炸碎了小行星本就風(fēng)化了的表面，使它的內(nèi)部暴露了出來(lái)，因而使它在撞擊后幾個(gè)小時(shí)短暫呈現(xiàn)藍(lán)色。

科學(xué)家將在2026年底近距離觀察這次撞擊的結(jié)果。屆時(shí)，歐洲空間局的一艘名為“赫拉”的飛船將飛抵迪莫弗斯。研究人員很想知道飛鏢探測(cè)器撞擊后在迪莫弗斯表面留下了什么樣的撞擊坑。同時(shí)，科學(xué)家還將展開(kāi)一連數(shù)周的細(xì)致科學(xué)觀測(cè)，直到逐漸遠(yuǎn)離地球的迪莫弗斯和迪迪莫斯變得太過(guò)昏暗，連許多望遠(yuǎn)鏡都無(wú)法看觀測(cè)到為止。這兩顆小行星最后會(huì)運(yùn)動(dòng)到太陽(yáng)的背面。

托馬斯說(shuō)：“能持續(xù)觀測(cè)這兩顆小行星在撞擊之后的演變過(guò)程，實(shí)在是太令人興奮了。”

資料來(lái)源 Nature