相关研究揭示了美国宇航局飞镖探测器撞上小行星前的最后时刻。
2022年9月，美国宇航局的双小行星重定向测试（DART，又称“飞镖”）探测器在人类首次行星防御测试中撞上了一颗小行星，有目的地改变了这个天体在太空中的运动轨迹。现在，科学家已经解构了这次碰撞的过程及其后果，从而了解到人类向宇宙挥出的这记重拳到底有多成功。
飞镖探测器其实仅有一辆高尔夫球车大小，但它撞击的小行星迪莫弗斯足足有大金字塔那么大。根据研究人员在《自然》杂志上发表的相关文章，这次撞击导致迪莫弗斯环绕另一个小行星迪迪莫斯运动的轨道缩小——撞击后，前者绕后者运动一周的时间缩短了33分钟。这意味着，如果人类未来探测到某颗迎面朝地球飞来的危险小行星，通过与飞镖探测器类似的撞击任务就可能会使它偏离地球。
飞镖探测器的成功之前已不乏报道。现在，发表在《自然》杂志上的五项研究揭示了这次撞击前的最后时刻以及飞镖探测器对小行星的具体影响。其中一组研究结合了探测器的轨道数据与撞击前最后一刻小行星表面的照片。当飞镖探测器以超过每秒6千米的速度冲向迪莫弗斯时，率先与小行星接触的部位是一块太阳能电池板，它撞到了一块6.5米宽的巨石并且立刻变得粉碎。几微秒后，探测器主体撞到了那块巨石旁边的岩石表面——就这样，造价3.3亿美元的飞镖探测器粉身碎骨。
迪莫弗斯原本的质量为43亿千克，这次撞击导致它至少溅射出了100万千克岩石。这些碎片在迪莫弗斯身后形成了一条绵延数万千米的尾巴。随后数周，各大望远镜都观察到了这条尾巴在太阳射线的压力下移动和变化的过程。哈勃空间望远镜甚至发现了第二条尾巴，但在撞击18天后就消失了。
迪莫弗斯宽151米，围绕一颗更大的小行星迪迪莫斯运行。美国宇航局的目标是改变迪莫弗斯的轨道，且改变程度要大到足以让天文学家观测到，具体方式是通过地面望远镜监测这两个小行星亮度随时间的变化。不过，这两颗小行星都不会对地球构成威胁。
2022年9月6日，飞镖探测器在接近迪莫弗斯时拍摄的图像显示，这颗小行星看起来像是一枚覆盖着巨石的鸡蛋。它似乎就是一堆松散的碎石，引力勉强把它们聚在一起——这意味着，当飞镖探测器击中它时，它的表面很可能会碎得很彻底。
马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯大学应用物理实验室行星科学家卡罗琳 · 恩斯特（Carolyn Ernst）说，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改变小行星的轨道。
其中一个因素是，探测器击中了距小行星中心仅有大约25米的位置，从而最大程度发挥了撞击的力量。另一个因素是，小行星受到撞击后产生的大量碎石从撞击中向外飞出，由此产生的后坐力使小行星进一步偏离了之前的轨道。研究人员估计，这种碎石溅射过程为迪莫弗斯提供的动量几乎可以达到飞镖探测器撞击产生动量的4倍。
小行星迪莫弗斯与迪迪莫斯
研究人员还表示，虽然美国宇航局目前只对一颗小行星使用了这项技术，但这次任务得到的结果可以广泛应用于未来所有可能对地球造成威胁的小行星。弗兰克 · 马奇斯（Franck Marchis）是位于加利福尼亚山景城的搜寻地外文明研究所的研究员，他同时也是望远镜制造商“星际宇宙”（Unistellar）的首席科学官。他表示：“飞镖任务的成功意味着如果出现了对地球存在威胁的小行星，我们可以快速设计一个使其偏离原有轨道的任务，而且我们知道这很有可能成功。”
“如果你在30年前问我，‘我们能否确信，下周二之后的一周内，地球绝不会被一颗巨大的致命小行星毁灭？’我的答案只能是否定的。”飞镖任务项目科学家、在美国宇航局华盛顿总部工作的汤姆 · 斯塔特勒（Tom Statler）补充道。而现在，天文学家已经巡视了整片天空，确定了几乎所有对地球具有潜在威胁的小行星，而且飞镖任务已经证明我们人类的确有能力主动规避此类威胁。“因此，即便有新的小行星威胁出现，我们对如何处理也胸有成竹。”斯塔特勒说。
研究人员仍在继续研究飞镖项目发回的数据，以了解更多关于迪莫弗斯和迪迪莫斯的物理、化学和地质情况。马奇斯共同领导的业余天文学家网络也在这项工作中发挥了举足轻重的作用。这些业余天文学家在飞镖探测器撞击迪莫弗斯之前、之中和之后都用望远镜观测了这两颗小行星。他们发现，在撞击之后，小行星似乎立刻变得明显更红。
北亚利桑那大学（位于弗拉格斯塔夫）行星科学家克里斯蒂娜 · 托马斯（Cristina Thomas）在2022年12月的美国地球物理联盟会议上报告称，位于夏威夷的美国宇航局红外望远镜发现小行星迪莫弗斯后来变成了蓝色。她说：“我们认为这可能是因为撞击导致迪莫弗斯丢失了许多物质。”这次撞击炸碎了小行星本就风化了的表面，使它的内部暴露了出来，因而使它在撞击后几个小时短暂呈现蓝色。
科学家将在2026年底近距离观察这次撞击的结果。届时，欧洲空间局的一艘名为“赫拉”的飞船将飞抵迪莫弗斯。研究人员很想知道飞镖探测器撞击后在迪莫弗斯表面留下了什么样的撞击坑。同时，科学家还将展开一连数周的细致科学观测，直到逐渐远离地球的迪莫弗斯和迪迪莫斯变得太过昏暗，连许多望远镜都无法看观测到为止。这两颗小行星最后会运动到太阳的背面。
托马斯说：“能持续观测这两颗小行星在撞击之后的演变过程，实在是太令人兴奋了。”
资料来源 Nature
