小行星：體量雖小 價(jià)值卻大

趙漢斌

據(jù)美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）介紹，美國(guó)“露西”號(hào)探測(cè)器11月1日飛越小行星“丁基內(nèi)什”，這是其任務(wù)期將飛越的10顆小行星中的第一顆。此次飛越旨在測(cè)試“露西”號(hào)的追蹤系統(tǒng)，為其未來(lái)探索木星特洛伊小行星群做準(zhǔn)備。

小行星是太陽(yáng)系中的小型天體，它們絕大多數(shù)在火星和木星之間繞太陽(yáng)運(yùn)行。盡管許多小行星的體積相對(duì)較小，但對(duì)人類來(lái)說(shuō)，其科研價(jià)值非同尋常，吸引了眾多科學(xué)家的目光。

在近日召開(kāi)的中國(guó)科協(xié)年會(huì)主論壇上，中國(guó)探月工程總設(shè)計(jì)師、深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室主任兼首席科學(xué)家、中國(guó)工程院院士吳偉仁表示，針對(duì)近地小行星撞擊地球這一極小概率、極大危害事件，中國(guó)將對(duì)一顆數(shù)千萬(wàn)公里外的小行星實(shí)施采樣探測(cè)。無(wú)獨(dú)有偶，NASA“靈神星”號(hào)探測(cè)器日前從約翰·肯尼迪航天中心發(fā)射升空，開(kāi)啟探索金屬小行星——靈神星的旅程。據(jù)報(bào)道，未來(lái)6年時(shí)間內(nèi)，這一無(wú)人航天器將飛行32億公里；同時(shí)，這也是美國(guó)首個(gè)研究富含金屬的小行星探索任務(wù)。

小行星是怎樣的一類天體？人類如何主動(dòng)探測(cè)小行星、認(rèn)識(shí)小行星，甚至科學(xué)利用小行星？

在太陽(yáng)系中，小行星與水星、金星、地球等“大朋友”一樣，環(huán)繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，但其體積和質(zhì)量卻比八大行星小得多。它們絕大部分分布在內(nèi)太陽(yáng)系，特別是火星和木星之間的小行星帶。

小行星也是目前發(fā)現(xiàn)數(shù)量最多的太陽(yáng)系天體。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，它們是由太陽(yáng)系形成時(shí)期的微行星演變而來(lái)的。雖然數(shù)量龐大，但只有極少數(shù)的小行星直徑大于100千米。20世紀(jì)90年代以前，人們發(fā)現(xiàn)最大的小行星是谷神星，但隨后在遠(yuǎn)離太陽(yáng)的柯伊伯帶內(nèi)，人們又發(fā)現(xiàn)了一些直徑比谷神星要大的小行星。如2002年發(fā)現(xiàn)的創(chuàng)神星直徑為1280千米；2004年發(fā)現(xiàn)的亡神星，直徑甚至可能達(dá)到1800千米。

自1801年意大利天文學(xué)家皮亞齊發(fā)現(xiàn)谷神星，直至20世紀(jì)90年代末，登記在冊(cè)并被編號(hào)的小行星只有8000余顆。隨著觀測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，人們發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)量每天都在持續(xù)增長(zhǎng)，有時(shí)甚至每個(gè)月都能發(fā)現(xiàn)多達(dá)數(shù)千顆新的小行星。根據(jù)小行星中心發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2023年3月，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)超過(guò)120萬(wàn)顆小行星，而這很可能僅是所有小行星中的一小部分。

自皮亞齊發(fā)現(xiàn)谷神星之后，小行星就成為了人類探索太空的重要目標(biāo)之一。但人類真正近距離探測(cè)小行星，則要到20世紀(jì)后期。人類通過(guò)一次次探測(cè)發(fā)現(xiàn)，小行星保存著太陽(yáng)系形成、演化的原始信息，是研究太陽(yáng)系起源的“活化石”，對(duì)揭示太陽(yáng)系起源和演化歷史、尋找地球生命起源以及未來(lái)的太空資源開(kāi)發(fā)具有重要意義。

從科學(xué)價(jià)值角度來(lái)說(shuō)，小行星是科學(xué)家研究太陽(yáng)系形成和演化的重要樣本。通過(guò)研究小行星的成分和結(jié)構(gòu)，科學(xué)家可以更好地理解太陽(yáng)系的早期狀態(tài)及行星的形成和演化過(guò)程。此外，它們還可以提供有關(guān)地球和其他行星演化的重要信息。

從拓展資源角度來(lái)說(shuō)，一些小行星可能富含水和貴金屬等資源，這對(duì)于未來(lái)的太空開(kāi)發(fā)和利用具有重要意義。到目前為止，人類已經(jīng)探索了數(shù)百個(gè)小行星，并在一些小行星上發(fā)現(xiàn)了包括碳、硅、鐵等元素以及水冰等在內(nèi)的多種物質(zhì)。

從規(guī)避潛在風(fēng)險(xiǎn)角度來(lái)說(shuō)，雖然小行星撞擊地球的概率非常低，但科學(xué)家仍需要跟蹤并了解這些天體的運(yùn)行軌道。如果一顆近地小行星有可能撞擊地球，科學(xué)家就需要提前預(yù)警并評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)。

此外，小行星或許還可作為未來(lái)深空探測(cè)的中轉(zhuǎn)站。

據(jù)了解，NASA此次探測(cè)的靈神星富含金屬。基于已取得的觀測(cè)結(jié)果，科學(xué)家認(rèn)為，這顆直徑約為220千米的小行星，30%至60%的成分是金屬。據(jù)信，它是一顆存在于太陽(yáng)系形成初期的遠(yuǎn)古行星體殘留的核心，其構(gòu)成可能與地球內(nèi)核相似。

預(yù)計(jì)2029年到達(dá)指定位置后，“靈神星”號(hào)探測(cè)器將環(huán)繞這顆小行星開(kāi)展為期26個(gè)月的科學(xué)考察，拍攝照片、繪制表面地圖并收集數(shù)據(jù)以確定其成分。

“靈神星”任務(wù)首席研究員、美國(guó)亞利桑那州立大學(xué)教授琳迪·埃爾金斯—坦頓表示，此次探測(cè)活動(dòng)將有助于科學(xué)家了解行星的形成過(guò)程，特別是人類居住的地球。

在小行星探測(cè)領(lǐng)域，中國(guó)也在發(fā)力。吳偉仁表示，中國(guó)將實(shí)施天問(wèn)二號(hào)小行星采樣探測(cè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)特定目標(biāo)小行星的采樣返回，并對(duì)一顆主帶彗星進(jìn)行繞飛探測(cè)。

天問(wèn)二號(hào)任務(wù)是我國(guó)首個(gè)小行星探測(cè)任務(wù)。2023年4月，中國(guó)首次火星探測(cè)任務(wù)工程總設(shè)計(jì)師張榮橋在接受媒體采訪時(shí)表示，天問(wèn)二號(hào)已經(jīng)基本完成初樣研制階段的工作。“2025年5月前后，我們要實(shí)施天問(wèn)二號(hào)的發(fā)射?！睆垬s橋說(shuō)。

探測(cè)小行星的難點(diǎn)與探測(cè)火星不同。小行星上沒(méi)有重力，這意味著航天器無(wú)法環(huán)繞小行星飛行，只能在茫茫宇宙中“追”上它，與其一起飛行，并在伴飛的過(guò)程中進(jìn)行附著，擇機(jī)取樣。據(jù)悉，天問(wèn)二號(hào)任務(wù)的探測(cè)對(duì)象——近地小行星2016HO3，是國(guó)際公認(rèn)的特殊天體，它距離地球超過(guò)4000萬(wàn)公里，且個(gè)頭很小。

張榮橋表示，近地小行星2016HO3的直徑只有40米左右。在采樣時(shí)，它距離地球大約4300萬(wàn)～4500萬(wàn)公里。

完成這一主任務(wù)后，天問(wèn)二號(hào)還將去探測(cè)一顆新近發(fā)現(xiàn)的主帶彗星，實(shí)現(xiàn)“一‘器’探兩星”的壯舉。

新華社訊 英國(guó)《通訊-地球與環(huán)境》最新發(fā)表一項(xiàng)研究稱，數(shù)值模擬顯示，已陪伴地球“共舞”近一個(gè)世紀(jì)的地球準(zhǔn)衛(wèi)星——近地小行星“振蕩天星”可能來(lái)自月球。

這顆小行星2016年被位于夏威夷的一臺(tái)小行星觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)。大約一半時(shí)間，它比地球更靠近太陽(yáng)，另一半時(shí)間則距離太陽(yáng)較遠(yuǎn)。它的軌道有一點(diǎn)傾斜，每年在地球軌道平面上下擺動(dòng)一次。科學(xué)家用夏威夷語(yǔ)給它起名為“振蕩天星”（Kamo'oalewa）。

此前有研究分析這顆小行星的反射光譜與月球硅酸鹽的相似性及其類地軌道，猜測(cè)它可能來(lái)自月球。此次，美國(guó)亞利桑那大學(xué)和加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校研究人員對(duì)從月球表面不同位置以一定噴射速度發(fā)射的粒子動(dòng)態(tài)演化進(jìn)行了數(shù)值模擬，以分析這顆小行星可能來(lái)自隕石撞擊月球表面形成碎片的假設(shè)。

結(jié)果顯示，當(dāng)這些噴射物逃離地月環(huán)境時(shí)，一小部分發(fā)射條件會(huì)產(chǎn)生與“振蕩天星”相同的軌道結(jié)果。其中，最適合的條件是噴射速度略高于從月球后隨半球逃脫的逃逸速度。這一研究為“振蕩天星”來(lái)自月球添加了新證據(jù)。

“振蕩天星”是少數(shù)已知的地球準(zhǔn)衛(wèi)星之一。美國(guó)航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室曾這樣形容：近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，這顆小行星一直與地球“共舞”。未來(lái)幾個(gè)世紀(jì)，它將作為地球“伙伴”延續(xù)這種運(yùn)動(dòng)模式。