DART探測器的撞擊明顯改變了小行星Dimorphos的形狀
2022 年,當美國國家航空暨太空總署耗資3.25 億美元的太空船以每小時1.4 萬英里的速度撞上一顆名為Dimorphos 的小行星時,地球上爆發出歡呼和掌聲。美國國家航空暨太空總署(NASA)的雙小行星重定向測試(DART)任務故意瞄準Dimorphos,改變其圍繞較大小行星Didymos的軌道,作為挫敗有朝一日可能沖向地球的致命太空岩石的彩排。
世界上首次行星防禦實驗被認為是勝利:小行星的軌道縮小了33 分鐘,遠遠超過了73 秒的最小臨界值。
但是,DART 小組當時並沒有意識到,Dimorphos 對這一擊的反應有多麼怪異。本週一發表在《自然-天文學》(Nature Astronomy)上的一項新研究得出結論:DART重創了Dimorphos,以至於這顆小行星改變了形狀。
對撞擊的模擬表明,飛船的犧牲並沒有挖掘出一個正常的碗狀隕石坑。相反,它留下了一個類似凹痕的東西。雖然人工撞擊將數百萬噸的岩石炸入太空,但大量的岩石又像巨大的潮水一樣飛濺到它的兩側。它拓寬了Dimorphos,把它從一個蹲伏的球體變成了一個平頂的橢圓形–就像一顆M&M 糖果。
這顆小行星之所以像流體一樣,是因為它的成分很特殊。瑞士伯爾尼大學的行星科學家、本研究的第一作者薩賓娜-拉杜坎(Sabina Raducan)說,這顆小行星並不是堅固的連續岩石,而更像是”一堆沙子”。當一輛麵包車大小的太空船飛到它面前時,這顆靠自身引力勉強支撐在一起的低密度小行星絕對不會做出直接的反應。
沒有參與這項研究的北亞利桑那大學觀測工作組組長克里斯蒂娜-托馬斯(Cristina Thomas)說,Dimorphos的反應”完全超出了我們日常生活中所理解的物理學範疇”。而”這對行星防禦有著深遠的影響”。
2022年9月26日,小行星Dimorphos在撞擊前幾秒鐘,由小行星直接重定向試驗的相機拍攝的10張最終全畫幅影像組成的景象。
模擬碰撞後的碎片羽流
DART 表明,一個微小的太空船可以使小行星偏轉。但這項研究表明,過於猛烈地撞擊類似的不連貫的太空岩石有可能使其破碎,而在真正的小行星緊急情況下,這可能會產生多個撞擊地球的小行星。
行星防禦作為一個概念,顯然是可行的。「哈佛大學和史密森尼天文物理學中心的小行星動力學研究員費德麗卡-斯波托(Federica Spoto)說:『我們知道我們能做到。”但我們必須做對。
選擇Dimorphos 作為DART 的目標有很多原因。其中最重要的一個原因是它的尺寸:它的直徑為530 英尺,與石質小行星的常見變體大小正好吻合,可以輕易地摧毀一座城市。
由於Dimorphos非常小,因此從地球上很難對其進行觀測,在DART航天器接近終點時近距離瞥見它之前,人們對它知之甚少。但許多科學家都懷疑它是一個碎石堆,是一些間距很近的巨石的集合體。
義大利衛星在2022 年捕捉了與DART 太空船碰撞後產生的一縷碎片
少數的太空任務曾經造訪過大小相似的小行星,即使是那些地質成分不同的小行星,也發現它們缺乏凝聚力。這使得它們的行為很奇怪。例如,當美國國家航空暨太空總署的OSIRIS-REx太空船短暫降落在碎石小行星貝努的表面以採集樣本時,它幾乎完全陷了進去,就像陷入了一個塑膠球坑。
DART 的碰撞將Dimorphos 擊退如此之多,這表明,即使事先對這類小行星的特性基本上一無所知,也能成功偏轉它們。
但是,地面望遠鏡、太空天文台和LICIACube(與DART 太空船一起搭載的一顆小衛星)的早期觀測結果表明,Dimorphos對這種星際破壞行為做出了意想不到的反應。大量物質被拋出,Dimorphos很快就被成群的巨石所包圍,並被一條長達2萬英里的彗星狀尾巴拖曳著,這條尾巴持續了數月之久。
Dimorphos還會帶來什麼驚喜呢?歐洲太空總署的赫拉(Hera)任務將於今年10 月發射,並於2026 年底抵達,對這顆小行星殘骸進行勘測。