小行星:体量虽小 价值却大

发布时间:2024-02-26 16:34:56 来源: sp20240226

原标题:小行星:体量虽小 价值却大

据美国国家航空航天局(NASA)介绍,美国“露西”号探测器11月1日飞越小行星“丁基内什”,这是其任务期将飞越的10颗小行星中的第一颗。此次飞越旨在测试“露西”号的追踪系统,为其未来探索木星特洛伊小行星群做准备。

小行星是太阳系中的小型天体,它们绝大多数在火星和木星之间绕太阳运行。尽管许多小行星的体积相对较小,但对人类来说,其科研价值非同寻常,吸引了众多科学家的目光。

在近日召开的中国科协年会主论坛上,中国探月工程总设计师、深空探测实验室主任兼首席科学家、中国工程院院士吴伟仁表示,针对近地小行星撞击地球这一极小概率、极大危害事件,中国将对一颗数千万公里外的小行星实施采样探测。无独有偶,NASA“灵神星”号探测器日前从约翰·肯尼迪航天中心发射升空,开启探索金属小行星——灵神星的旅程。据报道,未来6年时间内,这一无人航天器将飞行32亿公里;同时,这也是美国首个研究富含金属的小行星探索任务。

小行星是怎样的一类天体?人类如何主动探测小行星、认识小行星,甚至科学利用小行星?

发现的小行星数量已超120万

在太阳系中,小行星与水星、金星、地球等“大朋友”一样,环绕着太阳运动,但其体积和质量却比八大行星小得多。它们绝大部分分布在内太阳系,特别是火星和木星之间的小行星带。

小行星也是目前发现数量最多的太阳系天体。传统观点认为,它们是由太阳系形成时期的微行星演变而来的。虽然数量庞大,但只有极少数的小行星直径大于100千米。20世纪90年代以前,人们发现最大的小行星是谷神星,但随后在远离太阳的柯伊伯带内,人们又发现了一些直径比谷神星要大的小行星。如2002年发现的创神星直径为1280千米;2004年发现的亡神星,直径甚至可能达到1800千米。

自1801年意大利天文学家皮亚齐发现谷神星,直至20世纪90年代末,登记在册并被编号的小行星只有8000余颗。随着观测技术的不断进步,人们发现的小行星数量每天都在持续增长,有时甚至每个月都能发现多达数千颗新的小行星。根据小行星中心发布的数据,截至2023年3月,人们已经发现超过120万颗小行星,而这很可能仅是所有小行星中的一小部分。

对研究太阳系乃至宇宙意义重大

自皮亚齐发现谷神星之后,小行星就成为了人类探索太空的重要目标之一。但人类真正近距离探测小行星,则要到20世纪后期。人类通过一次次探测发现,小行星保存着太阳系形成、演化的原始信息,是研究太阳系起源的“活化石”,对揭示太阳系起源和演化历史、寻找地球生命起源以及未来的太空资源开发具有重要意义。

从科学价值角度来说,小行星是科学家研究太阳系形成和演化的重要样本。通过研究小行星的成分和结构,科学家可以更好地理解太阳系的早期状态及行星的形成和演化过程。此外,它们还可以提供有关地球和其他行星演化的重要信息。

从拓展资源角度来说,一些小行星可能富含水和贵金属等资源,这对于未来的太空开发和利用具有重要意义。到目前为止,人类已经探索了数百个小行星,并在一些小行星上发现了包括碳、硅、铁等元素以及水冰等在内的多种物质。

从规避潜在风险角度来说,虽然小行星撞击地球的概率非常低,但科学家仍需要跟踪并了解这些天体的运行轨道。如果一颗近地小行星有可能撞击地球,科学家就需要提前预警并评估潜在风险。

此外,小行星或许还可作为未来深空探测的中转站。

据了解,NASA此次探测的灵神星富含金属。基于已取得的观测结果,科学家认为,这颗直径约为220千米的小行星,30%至60%的成分是金属。据信,它是一颗存在于太阳系形成初期的远古行星体残留的核心,其构成可能与地球内核相似。

预计2029年到达指定位置后,“灵神星”号探测器将环绕这颗小行星开展为期26个月的科学考察,拍摄照片、绘制表面地图并收集数据以确定其成分。

“灵神星”任务首席研究员、美国亚利桑那州立大学教授琳迪·埃尔金斯—坦顿表示,此次探测活动将有助于科学家了解行星的形成过程,特别是人类居住的地球。

我国小行星探测任务正稳步推进

在小行星探测领域,中国也在发力。吴伟仁表示,中国将实施天问二号小行星采样探测任务,实现对特定目标小行星的采样返回,并对一颗主带彗星进行绕飞探测。

天问二号任务是我国首个小行星探测任务。2023年4月,中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥在接受媒体采访时表示,天问二号已经基本完成初样研制阶段的工作。“2025年5月前后,我们要实施天问二号的发射。”张荣桥说。

探测小行星的难点与探测火星不同。小行星上没有重力,这意味着航天器无法环绕小行星飞行,只能在茫茫宇宙中“追”上它,与其一起飞行,并在伴飞的过程中进行附着,择机取样。据悉,天问二号任务的探测对象——近地小行星2016HO3,是国际公认的特殊天体,它距离地球超过4000万公里,且个头很小。

张荣桥表示,近地小行星2016HO3的直径只有40米左右。在采样时,它距离地球大约4300万—4500万公里。

完成这一主任务后,天问二号还将去探测一颗新近发现的主带彗星,实现“一‘器’探两星”的壮举。

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近地小行星“振荡天星”

可能来自月球

新华社讯 (记者郭爽)英国《通讯-地球与环境》最新发表一项研究称,数值模拟显示,已陪伴地球“共舞”近一个世纪的地球准卫星——近地小行星“振荡天星”可能来自月球。

这颗小行星2016年被位于夏威夷的一台小行星观测望远镜发现。大约一半时间,它比地球更靠近太阳,另一半时间则距离太阳较远。它的轨道有一点倾斜,每年在地球轨道平面上下摆动一次。科学家用夏威夷语给它起名为“振荡天星”(Kamo'oalewa)。

此前有研究分析这颗小行星的反射光谱与月球硅酸盐的相似性及其类地轨道,猜测它可能来自月球。此次,美国亚利桑那大学和加利福尼亚大学圣迭戈分校研究人员对从月球表面不同位置以一定喷射速度发射的粒子动态演化进行了数值模拟,以分析这颗小行星可能来自陨石撞击月球表面形成碎片的假设。

结果显示,当这些喷射物逃离地月环境时,一小部分发射条件会产生与“振荡天星”相同的轨道结果。其中,最适合的条件是喷射速度略高于从月球后随半球逃脱的逃逸速度。这一研究为“振荡天星”来自月球添加了新证据。

“振荡天星”是少数已知的地球准卫星之一。美国航天局喷气推进实验室曾这样形容:近一个世纪以来,这颗小行星一直与地球“共舞”。未来几个世纪,它将作为地球“伙伴”延续这种运动模式。

(责编:罗知之、李楠桦)