天問二號(hào)目標(biāo)小行星“身世”之謎揭開一角：可能并非月球“親生子”

正在奔赴采樣途中的我國天問二號(hào)小行星探測器，它的目標(biāo)——“準(zhǔn)衛(wèi)星”2016 HO3究竟從何而來？中國科學(xué)院紫金山天文臺(tái)一項(xiàng)最新研究，為這顆神秘小行星的“身世”提供了新的科學(xué)解釋，也為天問二號(hào)的科學(xué)探測鋪平了理論之路。

紫金山天文臺(tái)季江徽課題組通過大規(guī)模數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)，這顆地球的“準(zhǔn)衛(wèi)星”可能并非此前推測的月球“親生子”——由天體撞擊月球拋射形成，而更有可能起源于火星與木星之間的主小行星帶。相關(guān)成果近期作為亮點(diǎn)論文發(fā)表于《天文和天體物理學(xué)研究》期刊。

圖源：中國科學(xué)院國家天文臺(tái)

地球身邊的“小跟班”

小行星2016 HO3于2016年4月被夏威夷天文臺(tái)發(fā)現(xiàn)，直徑僅約57米，自轉(zhuǎn)一圈只需28分鐘。它雖小，身份卻很特殊。

“它幾乎和地球‘步調(diào)一致’繞太陽轉(zhuǎn)，從地球上看，它始終在附近伴隨運(yùn)行，仿佛一個(gè)不離不棄的‘小跟班’，因此被稱作地球‘準(zhǔn)衛(wèi)星’。”季江徽介紹，在已知的地球“準(zhǔn)衛(wèi)星”里，2016 HO3軌道穩(wěn)定且距離地球較近，成為天問二號(hào)理想的采樣返回目標(biāo)。2025年5月29日，天問二號(hào)已發(fā)射升空，正在奔赴這顆小行星的路上。

此前有研究根據(jù)光譜觀測推測，2016 HO3表面物質(zhì)的光譜特征與部分月球樣本存在相似性，可能是其他天體撞擊月球后，被拋射至太空形成的“月球之子”。但這一假說始終缺乏確鑿證據(jù)，存在諸多不確定性。

追蹤一億年的“星際移民”

為探究這顆小行星的真實(shí)起源，季江徽課題組決定換個(gè)思路——從軌道動(dòng)力學(xué)演化角度切入，模擬“小行星的遷移軌跡”，追蹤它究竟從哪來。

研究團(tuán)隊(duì)把目光鎖定在火星和木星之間的主小行星帶，為2016 HO3選取了三個(gè)最有可能的“發(fā)源地”：內(nèi)主帶的ν6長期共振區(qū)、木星3:1平運(yùn)動(dòng)共振區(qū)，以及規(guī)模龐大的小行星“大家族”——Flora族（花神星族）。

“Flora族擁有2萬多顆已知成員，其光譜特征與2016 HO3相似，這是我們重點(diǎn)關(guān)注它的原因。”季江徽說。

基于這三個(gè)區(qū)域的實(shí)際觀測數(shù)據(jù)，研究人員構(gòu)建了4萬多顆模擬小天體，通過數(shù)值計(jì)算追蹤它們長達(dá)1億年的軌道演化過程，看誰能最終“走入”與2016 HO3相似的軌道。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，三個(gè)區(qū)域都有模擬小天體能成功“抵達(dá)”，只是比例不同：ν6共振區(qū)約3.31%、Flora族約2.54%、木星3:1共振區(qū)約0.39%。這意味著，從軌道動(dòng)力學(xué)角度看，主小行星帶完全有能力向近地空間輸送類似2016 HO3的天體。

研究人員還摸清了這些“星際移民”的遷徙路線——ν6共振區(qū)的天體在共振作用下，偏心率逐漸增大、近日點(diǎn)距離不斷減小，一步步接近地球軌道；Flora族的天體則在“亞爾科夫斯基效應(yīng)”（小行星吸收陽光后通過熱輻射產(chǎn)生微小推力，導(dǎo)致軌道緩慢漂移）驅(qū)動(dòng)下，先漂移至ν6共振區(qū)，再順著前者的“路線”繼續(xù)前行；木星3:1共振區(qū)的天體，則可能在強(qiáng)共振作用及與其他類地行星的“擦肩而過”中，進(jìn)入與2016 HO3相近的軌道。

天問二號(hào)將帶回最終答案

此次研究首次系統(tǒng)揭示了主小行星帶向近地空間輸送類似2016 HO3天體的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，為理解地球“準(zhǔn)衛(wèi)星”的起源與演化提供了全新視角。但關(guān)于2016 HO3的最終“身世”，答案還需天問二號(hào)帶回的實(shí)物樣本驗(yàn)證。

季江徽表示，天問二號(hào)將小行星樣品帶回地球后，科學(xué)家將對(duì)樣品的礦物組成、化學(xué)成分及同位素比例等關(guān)鍵特征開展精密分析，并與月球樣品、主帶隕石數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)比對(duì)，以此確定這顆小行星的真實(shí)起源，這也將為太陽系天體演化研究提供珍貴的實(shí)測數(shù)據(jù)。

揚(yáng)子晚報(bào)/紫牛新聞?dòng)浾?徐媛園

校對(duì) 陶善工