施普林格·自然旗下學術期刊《自然-通訊》最新集中發表5篇天文學論文稱，研究人員對「孿大星」(Didymos)雙小行星系統(由一個主星和一個環繞衛星組成)詳細特徵有新發現。

在孿小星表面發現的15條疑似巨石軌跡的位置(圖片來自J.Bigot和P.Lombardo)。施普林格·自然/供圖

這些發現是基於美國國家航空暨太空總署(NASA)「雙小行星重定向測試」(DART)任務的觀測資料。研究結果讓人們進一步了解這些天體的物理和地質特徵以及它們的形成，對未來探測任務和行星防禦策略有潛在影響。

據介紹，雙小行星系統尤其受到關注，因為它們能提供對系統組成的精確物理表徵，而且能揭示小型天體系統的形成和演化過程。孿大星及其超小衛星孿小星離地球較近，並且是近地空間的常見小行星類型，因此是難能可貴的研究對象，提供了近距離觀測的獨特機會。

雙小行星系統表面的巨石(圖片來自A.Duchene和C.Robin)。施普林格·自然/供圖

在本研究中，利用DART任務收集的數據，來自美國約翰斯·霍普金斯大學、義大利INAF-帕多瓦天文台、法國圖盧茲大學共5個研究團隊，調查了孿大星雙小行星系統的不同物理特徵。

其中，研究團隊利用NASA的DART任務資料以及義大利航太局的「義大利小行星成像立方星」任務的影像，分析孿大星和孿小星的地質特徵和物理特性發現，孿大星的高海拔表面崎嶇不平，有大型石塊(10-160公尺長)和隕擊坑；低海拔表面則較平坦，大石塊和隕擊坑都較少。

相較之下，孿小星上有各種大小的石塊，多個裂縫或斷層，還有一些隕擊坑。論文作者指出，孿小星可能由孿大星脫落的物質(在引力作用下聚集)形成而來，兩個行星的表面黏聚力特性較低，加上觀測到的隕擊坑，顯示孿大星的表面年齡是孿小星的40-130倍。他們估計孿大星和孿小星的年齡分別在1250萬年左右和不到30萬年。

研究團隊透過分析小行星表面的石塊裂縫，確認了孿大星表面的承載力(表面支撐重力載荷的能力)比地球上乾旱沙地或月壤的承載力要低很多。透過分析石塊大小、形狀以及在這兩個小行星表面的分佈模式發現，孿小星上的石塊大小分佈模式顯示，它們是分階段而不是一起形成的，而且直接來自孿大星。這進一步支持了雙小行星系統能從主星物質脫落中形成的假說。

孿小星上巨石的裂痕(圖片來自A.Luchetti)。施普林格·自然/供圖

研究團隊也發現，熱疲勞能使孿小星表面的石塊快速破裂，或是熱疲勞在這類小行星(S型小行星)上引起這種快速(約10萬年)石塊破裂的首個觀測結果。隨後，他們將孿小星表面34個石塊(大小從1.67公尺到6.64公尺)的形態特徵與其他多個礫石堆小行星(包括絲川、龍宮、貝努)的表面石塊進行比較。根據石塊形態特徵的相似性，以及與實驗室實驗的對比，結果顯示這類小行星有一個共同的形成和演化機制。

本項研究總結指出，綜合來看，這些發現提供孿大星系統在DART任務撞擊孿小星前的全面情況。該研究結果為歐洲太空局的「赫拉」任務奠定基礎：「赫拉」將提供更高解析度的數據，並對該系統以及DART撞擊的後果提供更全面的分析。