作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2023/3/2 16:23:37
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小行星被飞船撞掉100万公斤:《自然》发5篇论文指出,NASA的DART撞击器可能是保护地球免受小行星撞击的可行方法

 

去年9月,美国宇航局(NASA)的“双小行星重定向测试”(DART)探测器撞上了一颗小行星,在首次行星防御测试中故意改变了后者在太空中的轨迹。现在,科学家已经解构了这次碰撞及其后果,并了解了这次宇宙撞击到底有多成功。

3月1日的《自然》发表了5项研究,描述了DART撞击的最后时刻及其如何影响的小行星。这一结果表明,像这样的DART撞击器可能是保护地球免受小行星撞击的可行方法。

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小行星被DART撞击后一个月的图片。Didymos小行星位于图片中央。图片来源:新西兰坎特伯雷大学约翰山天文台

北亚利桑那大学领导的研究发现,高尔夫球车大小的DART与金字塔大小的小行星Dimorphos相撞,导致其围绕另一颗小行星的轨道缩小——现在运行一周的时间比撞击前快了33分钟。这意味着,如果探测到一颗危险的小行星正朝地球飞来,撞击它可能会使其偏离地球。

约翰斯·霍普金斯大学领导的研究将探测器的轨道数据与小行星撞击前的表面照片结合起来,发现当DART以6km/s的速度冲向Dimorphos时,首先被击中的是DART的一块太阳能电池板,它撞上了一块6.5米宽的巨石。几微秒后,飞船主体与巨石旁边的岩石表面相撞,价值3.3亿美元的DART被撞得粉碎。

这次撞击使43亿公斤的Dimorphos喷射出至少100万公斤的岩石。这些碎片形成了一条尾巴,在小行星后面延伸了数万公里。在数周时间内,各种望远镜观察着这条尾巴在太阳光线压力下的移动和进化。其中,哈勃太空望远镜甚至还发现了第二条尾巴,但在撞击18天后就消失了。

Dimorphos宽151米,围绕较大的小行星Didymos运行。NASA的目标是改变Dimorphos的轨道,使天文学家能够通过用地面望远镜监测Dimorphos的亮度来发现其变化。无论现在还是将来,这两颗小行星都不会对地球构成威胁。

DART接近Dimorphos时拍摄的图像显示,这颗小行星看起来像一个被巨石覆盖的鸡蛋。它似乎是一堆松散的碎石,几乎没有靠引力结合在一起——当DART击中小行星时,它的表面可能会发生剧烈的破碎。

约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室行星科学家卡Carolyn Ernst指出,更多细节的发现有助于研究人员理解为什么这次撞击能如此成功地使小行星分流。

关于Dimorphos最终轨道变化的原因,其中一个说法是,DART击中了距离小行星中心约25米的地方,使其冲击力最大化。另一种说法是,撞击小行星时有大量的碎石飞出,由此产生的后坐力使小行星进一步偏离了之前的轨道。约翰斯·霍普金斯大学的研究人员估计,这种碎石的喷射意味着Dimorphos增加的动量几乎是DART的4倍。

研究人员认为,虽然NASA只在一颗小行星上演示了这项技术,但相关效果或可广泛适用于未来由小行星构成的危险。

研究人员正在继续研究DART的数据,以了解更多关于Dimorphos和Didymos的物理、化学和地质信息。他们在小行星撞击之前、期间和之后用望远镜观测了这些小行星,并发现在DART撞击后,小行星似乎立即变得更红。

NASA红外望远镜还发现了小行星随后的蓝色变化,北亚利桑那大学行星科学家Cristina Thomas解释说,撞击穿透了小行星风化的内部,暴露了部分内部结构,使小行星在撞击后几个小时暂时呈现蓝色。

据悉,科学家将在2026年底近距离观察这次撞击的后果,届时欧洲空间局的赫拉飞船将抵达Dimorphos。研究人员很想知道DART撞击留下了什么样的陨石坑,与此同时,详细的科学观测将持续数周,直到Didymos和Dimorphos远离地球,无法被望远镜观测到。

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-023-05805-2

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05810-5

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05811-4 

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05878-z 

https://doi.org/10.1038/s41586-023-05852-9

 
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