9月12日消息，據(jù)外媒報(bào)道，眾所周知，6500萬年前小行星撞擊地球?qū)е驴铸垳缃^，因?yàn)樗鼈儧]有預(yù)警機(jī)制，也沒有辦法保護(hù)自己。顯然，人類在竭力避免與恐龍同樣的命運(yùn)。

為此，今年晚些時(shí)候，美國(guó)宇航局(NASA)將啟動(dòng)一項(xiàng)任務(wù)，以演練如何讓未來可能撞擊地球的小行星偏離軌道。這項(xiàng)任務(wù)名為“雙小行星重定向測(cè)試”(DART)，無人飛船計(jì)劃最早于11月24日(最晚2022年2月)發(fā)射，并將花費(fèi)1年時(shí)間到達(dá)目標(biāo)——Dimorphos。這顆小行星的體積約與體育場(chǎng)相當(dāng)，圍繞著名為Didymos的更大小行星運(yùn)行。

NASA計(jì)劃用汽車大小、重約330千克的DART飛船以每秒6.5公里的速度撞擊Didymos，使其圍繞Didymos旋轉(zhuǎn)近12小時(shí)的軌道時(shí)間改變幾分鐘。五年后，歐洲航天局Hera任務(wù)飛船將抵達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，檢查任務(wù)是否成功。撞擊只會(huì)對(duì)Dimorphos軌道產(chǎn)生很小的影響，但這應(yīng)該足以讓小行星在未來偏離撞向地球的軌道。NASA DART項(xiàng)目科學(xué)家湯姆·斯塔特勒(Tom Statler)說：“我們這樣做是為了有能力防止一場(chǎng)真正的災(zāi)難。”

科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)Dimorphos軌道的潛在變化進(jìn)行了充分的研究。但到目前為止，我們還不知道撞擊后Dimorphos自身會(huì)發(fā)生哪些變化。由馬里蘭大學(xué)教授哈里森·阿格魯薩(Harrison Agrusa)領(lǐng)導(dǎo)的研究人員，通過計(jì)算撞擊的動(dòng)量如何改變小行星的翻滾、俯仰角和偏航，模擬了Dimorphos自身的變化。結(jié)果可能是戲劇性的，阿格魯薩稱：“它可能開始旋轉(zhuǎn)并進(jìn)入混亂狀態(tài)。”

這種意想不到的旋轉(zhuǎn)帶來了許多有趣的挑戰(zhàn)，比如這將增加在這顆小行星上著陸的難度。歐洲航天局希望在其赫拉任務(wù)中使用兩個(gè)小型航天器嘗試著陸這顆小行星。它還可能使未來試圖使撞向地球的小行星偏離軌道更加復(fù)雜，因?yàn)槿魏涡D(zhuǎn)都可能影響小行星在太空中的路徑。

當(dāng)DART飛船撞上Dimorphos時(shí)，其沖擊能量相當(dāng)于三噸TNT炸藥爆炸，將數(shù)千塊碎片噴向太空。斯塔特勒教授描述稱，這就像高爾夫球車以2.4萬公里的時(shí)速撞向足球場(chǎng)。阿格魯薩和他的團(tuán)隊(duì)表示，撞擊的力量不會(huì)立即對(duì)Dimorphos的旋轉(zhuǎn)造成任何改變，但在幾天內(nèi)，情況將開始劇變。

很快，Dimorphos就會(huì)開始輕微搖晃。這種擺動(dòng)幅度會(huì)越來越大，因?yàn)閬碜宰矒舻膭?dòng)量使Dimorphos的旋轉(zhuǎn)失去平衡，而真空中沒有摩擦來減緩它的速度。Dimorphos可能會(huì)開始向單個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，也可能會(huì)沿著類似烤肉架的長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。對(duì)于觀測(cè)者來說，這顆看似平靜的衛(wèi)星將呈現(xiàn)出一種新的形態(tài)，開始劇烈地前后擺動(dòng)，它先前隱藏的側(cè)面將顯現(xiàn)出來。

在幾周內(nèi)，Dimorphos的旋轉(zhuǎn)會(huì)變得更劇烈，以至于它會(huì)陷入混亂的翻滾狀態(tài)無法控制地繞著其軸旋轉(zhuǎn)。在更極端的情況下，Didymos的潮汐效應(yīng)可能會(huì)被完全打破，Dimorphos可能會(huì)開始徹底翻轉(zhuǎn)。

具體會(huì)發(fā)生什么取決于許多因素。Dimorphos的形狀將發(fā)揮重要作用：如果它更細(xì)長(zhǎng)而不是球形，它會(huì)旋轉(zhuǎn)得更混亂。到目前為止，雷達(dá)觀測(cè)顯示Dimorphos是細(xì)長(zhǎng)型，但我們要等到DART飛船擊中它的前幾個(gè)小時(shí)才能知道。

撞擊位置同樣很關(guān)鍵。DART飛船將瞄準(zhǔn)Dimorphos的中心，目標(biāo)是施加最大的力量以改變其軌道。但撞擊點(diǎn)越偏離中心，Dimorphos產(chǎn)生的自旋就會(huì)越混亂。然而，在大多數(shù)情況下，Dimorphos應(yīng)該在數(shù)周內(nèi)戲劇性地來回?cái)[動(dòng)或在多個(gè)方向翻滾。

五年后，當(dāng)歐洲航天局的航天器到達(dá)時(shí)，場(chǎng)面可能會(huì)相當(dāng)戲劇化。由于人類的影響，Didymos可能在其軌道上瘋狂旋轉(zhuǎn)。很可能需要幾十年甚至幾個(gè)世紀(jì)的時(shí)間，Didymos的引力才能將Dimorphos恢復(fù)到它原來的狀態(tài)，也就是被潮汐鎖定的狀態(tài)。

赫拉航天器的到來將是我們確定Dimorphos自身發(fā)生何種變化的唯一途徑，因?yàn)镈ART飛船將被撞擊摧毀，而Dimorphos太小，從地球上無法詳細(xì)觀測(cè)到。意大利制造的LICIACube小型衛(wèi)星將在撞擊發(fā)生前部署，并將在撞擊呼嘯而過時(shí)拍攝圖像，但它只能拍攝幾分鐘圖像，不足以觀察到撞擊的后續(xù)影響。

赫拉任務(wù)還計(jì)劃部署兩顆較小的衛(wèi)星，試圖在Dimorphos表面著陸。翻滾的運(yùn)動(dòng)預(yù)計(jì)不會(huì)阻礙這些努力，但可能會(huì)使它們更加困難。如果沒有應(yīng)對(duì)這種混亂旋轉(zhuǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊?guī)劃，這顆衛(wèi)星可能會(huì)四處彈跳，最終無法到達(dá)科學(xué)家想要的位置。法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心(CNRS)的帕特里克·米歇爾(Patrick Michel)說：“無論如何，在這么小的天體上著陸是很困難的。”

Dimorphos的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)預(yù)計(jì)不會(huì)影響DART飛船為拯救地球而進(jìn)行的彩排，也不會(huì)對(duì)地球構(gòu)成任何危險(xiǎn)，但卻會(huì)提供許多科學(xué)上有用的信息。小行星的自旋狀態(tài)可能會(huì)影響其他性質(zhì)，比如它們反射多少陽光，這可能會(huì)影響它們的軌道，這可能也是未來小行星軌道偏轉(zhuǎn)任務(wù)中需要考慮的因素。西安大略大學(xué)天文學(xué)家保羅·維格特(Paul Wiegert)說：“這可不像讓飛船撞到小行星那么簡(jiǎn)單，你需要理解很多物理知識(shí)。”

對(duì)這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行多年、幾十年甚至幾個(gè)世紀(jì)的觀察，也將給我們一個(gè)前所未有的機(jī)會(huì)，來看看雙小行星系統(tǒng)在經(jīng)歷這樣的撞擊后會(huì)發(fā)生怎樣的變化。赫拉任務(wù)航天器可以觀察到，在使系統(tǒng)恢復(fù)正常狀態(tài)的過程中潮汐效應(yīng)有多強(qiáng)，并幫助我們理解像這樣的兩顆小行星之間的引力關(guān)系。(小小)