2022年9月26日,一個重約610公斤的探測器,以大約每秒6.2公里的速度撞擊了一顆名為迪莫弗斯(Dimorphos)的小行星。
此次撞擊來自NASA的“雙小行星重定向測試”任務(Double Asteroid Redirection Test,簡稱DART),其目的是探索人類通過動能撞擊偏轉小行星軌道的可行性,而這也是人類首次撞擊小行星的任務。
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據了解,迪莫弗斯是一顆直徑約為160米的小行星,它與另一顆名為迪迪莫斯(Didymos)的小行星組成了一個雙小行星系統,相比之下,迪迪莫斯的個頭更大,其直徑約為780米。
最初公布的結果顯示,此次撞擊讓小行星的軌道周期縮短了大約32分鐘,從而證明了人類確實可以通過物理撞擊改變小行星的運行軌道。
引人注目的是,根據后續的研究,這次撞擊產生了出人意料的副作用,其復雜程度遠遠超出預期。下面我們來看看這具體是怎么回事。
相信很多人都會認為,探測器撞上去,主要是靠自身的動量去推動小行星,但實際情況卻并非如此。
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事實上,真正起主導作用的,是撞擊后噴射出來的大量碎片,其原理簡單來講就是,探測器撞擊時,會把小行星表面的物質“炸飛”,其產生的碎片高速向外噴出,進而給小行星帶來額外的推動力。
研究人員用一個叫“β值”的參數來衡量這種增強效應,在此次撞擊中,這個值大約是3.6,意思是說,碎片帶來的額外推動力,是探測器本身的3.6倍。
事情到這里基本上還算在意料之中,但接下來就開始出人意料了。
首先是形狀變化。人們原本認為,這種撞擊最多就是在表面留下一個坑,但后來的觀測發現,迪莫弗斯整個形狀都變了。
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研究人員將其形容為,它原來像是一個扁平的漢堡,撞完之后卻變成了更細長的橄欖球。
這就說明了,這顆小行星并不是一整塊堅硬的巖石,而更像是一堆“碎石”堆在一起的松散結構,它們靠引力和微弱的靜電力勉強維系在一起,一旦受到沖擊,就很容易出現整體上的變形。
研究發現,這種結構變化還引發了新的問題,即:在撞擊之后,這顆小行星進入了一種不穩定的翻滾狀態,它不再是簡單的自轉,而是在做一種類似“亂晃”的運動。
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第二個副作用是軌道變化還在繼續。最初測到的32分鐘的軌道周期縮短,并不是最終結果,后續觀測發現,它的周期又額外縮短了大約30秒,這就顯得很奇怪了。
為什么會這樣呢?對此,研究人員目前給出的解釋是,這可能是因為小行星形狀改變之后,自身的引力分布發生了變化,從而影響了軌道。
又或者,撞擊在小行星上引發了類似“山體滑坡”的現象,這會在撞擊之后持續改變其質量分布,進而影響了小行星后續的運動狀態。
這就意味著,即使我們完成了對小行星的撞擊,也很難精確預測它后續的走向。
第三個副作用來自撞擊產生的碎片,根據伴飛衛星的觀測,在此次撞擊中,至少有一百多塊較大的碎片被拋射出去,但出人意料的是,這些碎片并不是均勻分布的,而是集中在兩個明顯的方向上。
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對此,研究人員目前給出的解釋是,探測器的形狀和撞擊角度導致動量主要朝某個方向釋放,甚至可能讓小行星的軌道平面發生了傾斜。
研究人員表示,此次撞擊產生的碎片,理論上有一部分會在未來幾年進入地球軌道。
根據理論模型的模擬,在2029年到2030年前后,一些碎片就可能會進入地球的大氣層,不過我們不用擔心,因為它們太小,在高空就會被燒蝕殆盡,不會給地面上的我們構成任何威脅。
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