2022年9月26日,一个重约610公斤的探测器,以大约每秒6.2公里的速度撞击了一颗名为迪莫弗斯(Dimorphos)的小行星。

此次撞击来自NASA的“双小行星重定向测试”任务(Double Asteroid Redirection Test,简称DART),其目的是探索人类通过动能撞击偏转小行星轨道的可行性,而这也是人类首次撞击小行星的任务。

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据了解,迪莫弗斯是一颗直径约为160米的小行星,它与另一颗名为迪迪莫斯(Didymos)的小行星组成了一个双小行星系统,相比之下,迪迪莫斯的个头更大,其直径约为780米。

最初公布的结果显示,此次撞击让小行星的轨道周期缩短了大约32分钟,从而证明了人类确实可以通过物理撞击改变小行星的运行轨道。

引人注目的是,根据后续的研究,这次撞击产生了出人意料的副作用,其复杂程度远远超出预期。下面我们来看看这具体是怎么回事。

相信很多人都会认为,探测器撞上去,主要是靠自身的动量去推动小行星,但实际情况却并非如此。

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事实上,真正起主导作用的,是撞击后喷射出来的大量碎片,其原理简单来讲就是,探测器撞击时,会把小行星表面的物质“炸飞”,其产生的碎片高速向外喷出,进而给小行星带来额外的推动力。

研究人员用一个叫“β值”的参数来衡量这种增强效应,在此次撞击中,这个值大约是3.6,意思是说,碎片带来的额外推动力,是探测器本身的3.6倍。

事情到这里基本上还算在意料之中,但接下来就开始出人意料了。

首先是形状变化。人们原本认为,这种撞击最多就是在表面留下一个坑,但后来的观测发现,迪莫弗斯整个形状都变了。

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研究人员将其形容为,它原来像是一个扁平的汉堡,撞完之后却变成了更细长的橄榄球。

这就说明了,这颗小行星并不是一整块坚硬的岩石,而更像是一堆“碎石”堆在一起的松散结构,它们靠引力和微弱的静电力勉强维系在一起,一旦受到冲击,就很容易出现整体上的变形。

研究发现,这种结构变化还引发了新的问题,即:在撞击之后,这颗小行星进入了一种不稳定的翻滚状态,它不再是简单的自转,而是在做一种类似“乱晃”的运动。

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第二个副作用是轨道变化还在继续。最初测到的32分钟的轨道周期缩短,并不是最终结果,后续观测发现,它的周期又额外缩短了大约30秒,这就显得很奇怪了。

为什么会这样呢?对此,研究人员目前给出的解释是,这可能是因为小行星形状改变之后,自身的引力分布发生了变化,从而影响了轨道。

又或者,撞击在小行星上引发了类似“山体滑坡”的现象,这会在撞击之后持续改变其质量分布,进而影响了小行星后续的运动状态。

这就意味着,即使我们完成了对小行星的撞击,也很难精确预测它后续的走向。

第三个副作用来自撞击产生的碎片,根据伴飞卫星的观测,在此次撞击中,至少有一百多块较大的碎片被抛射出去,但出人意料的是,这些碎片并不是均匀分布的,而是集中在两个明显的方向上。

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对此,研究人员目前给出的解释是,探测器的形状和撞击角度导致动量主要朝某个方向释放,甚至可能让小行星的轨道平面发生了倾斜。

研究人员表示,此次撞击产生的碎片,理论上有一部分会在未来几年进入地球轨道。

根据理论模型的模拟,在2029年到2030年前后,一些碎片就可能会进入地球的大气层,不过我们不用担心,因为它们太小,在高空就会被烧蚀殆尽,不会给地面上的我们构成任何威胁。