小行星：體量雖小 價值卻大

趙漢斌

據(jù)美國國家航空航天局（NASA）介紹，美國“露西”號探測器11月1日飛越小行星“丁基內什”，這是其任務期將飛越的10顆小行星中的第一顆。此次飛越旨在測試“露西”號的追蹤系統(tǒng)，為其未來探索木星特洛伊小行星群做準備。

小行星是太陽系中的小型天體，它們絕大多數(shù)在火星和木星之間繞太陽運行。盡管許多小行星的體積相對較小，但對人類來說，其科研價值非同尋常，吸引了眾多科學家的目光。

在近日召開的中國科協(xié)年會主論壇上，中國探月工程總設計師、深空探測實驗室主任兼首席科學家、中國工程院院士吳偉仁表示，針對近地小行星撞擊地球這一極小概率、極大危害事件，中國將對一顆數(shù)千萬公里外的小行星實施采樣探測。無獨有偶，NASA“靈神星”號探測器日前從約翰·肯尼迪航天中心發(fā)射升空，開啟探索金屬小行星——靈神星的旅程。據(jù)報道，未來6年時間內，這一無人航天器將飛行32億公里；同時，這也是美國首個研究富含金屬的小行星探索任務。

小行星是怎樣的一類天體？人類如何主動探測小行星、認識小行星，甚至科學利用小行星？

在太陽系中，小行星與水星、金星、地球等“大朋友”一樣，環(huán)繞著太陽運動，但其體積和質量卻比八大行星小得多。它們絕大部分分布在內太陽系，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)量最多的太陽系天體。傳統(tǒng)觀點認為，它們是由太陽系形成時期的微行星演變而來的。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，但隨后在遠離太陽的柯伊伯帶內，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，直徑甚至可能達到1800千米。

自1801年意大利天文學家皮亞齊發(fā)現(xiàn)谷神星，直至20世紀90年代末，登記在冊并被編號的小行星只有8000余顆。隨著觀測技術的不斷進步，人們發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)量每天都在持續(xù)增長，有時甚至每個月都能發(fā)現(xiàn)多達數(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，人們已經發(fā)現(xiàn)超過120萬顆小行星，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之一。但人類真正近距離探測小行星，則要到20世紀后期。人類通過一次次探測發(fā)現(xiàn)，小行星保存著太陽系形成、演化的原始信息，是研究太陽系起源的“活化石”，對揭示太陽系起源和演化歷史、尋找地球生命起源以及未來的太空資源開發(fā)具有重要意義。

從科學價值角度來說，小行星是科學家研究太陽系形成和演化的重要樣本。通過研究小行星的成分和結構，科學家可以更好地理解太陽系的早期狀態(tài)及行星的形成和演化過程。此外，它們還可以提供有關地球和其他行星演化的重要信息。

從拓展資源角度來說，一些小行星可能富含水和貴金屬等資源，這對于未來的太空開發(fā)和利用具有重要意義。到目前為止，人類已經探索了數(shù)百個小行星，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的多種物質。

從規(guī)避潛在風險角度來說，雖然小行星撞擊地球的概率非常低，但科學家仍需要跟蹤并了解這些天體的運行軌道。如果一顆近地小行星有可能撞擊地球，科學家就需要提前預警并評估潛在風險。

此外，小行星或許還可作為未來深空探測的中轉站。

據(jù)了解，NASA此次探測的靈神星富含金屬。基于已取得的觀測結果，科學家認為，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系形成初期的遠古行星體殘留的核心，其構成可能與地球內核相似。

預計2029年到達指定位置后，“靈神星”號探測器將環(huán)繞這顆小行星開展為期26個月的科學考察，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”任務首席研究員、美國亞利桑那州立大學教授琳迪·埃爾金斯—坦頓表示，此次探測活動將有助于科學家了解行星的形成過程，特別是人類居住的地球。

在小行星探測領域，中國也在發(fā)力。吳偉仁表示，中國將實施天問二號小行星采樣探測任務，實現(xiàn)對特定目標小行星的采樣返回，并對一顆主帶彗星進行繞飛探測。

天問二號任務是我國首個小行星探測任務。2023年4月，中國首次火星探測任務工程總設計師張榮橋在接受媒體采訪時表示，天問二號已經基本完成初樣研制階段的工作。“2025年5月前后，我們要實施天問二號的發(fā)射。”張榮橋說。

探測小行星的難點與探測火星不同。小行星上沒有重力，這意味著航天器無法環(huán)繞小行星飛行，只能在茫茫宇宙中“追”上它，與其一起飛行，并在伴飛的過程中進行附著，擇機取樣。據(jù)悉，天問二號任務的探測對象——近地小行星2016HO3，是國際公認的特殊天體，它距離地球超過4000萬公里，且個頭很小。

張榮橋表示，近地小行星2016HO3的直徑只有40米左右。在采樣時，它距離地球大約4300萬～4500萬公里。

完成這一主任務后，天問二號還將去探測一顆新近發(fā)現(xiàn)的主帶彗星，實現(xiàn)“一‘器’探兩星”的壯舉。

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

這顆小行星2016年被位于夏威夷的一臺小行星觀測望遠鏡發(fā)現(xiàn)。大約一半時間，它比地球更靠近太陽，另一半時間則距離太陽較遠。它的軌道有一點傾斜，每年在地球軌道平面上下擺動一次。科學家用夏威夷語給它起名為“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，猜測它可能來自月球。此次，美國亞利桑那大學和加利福尼亞大學圣迭戈分校研究人員對從月球表面不同位置以一定噴射速度發(fā)射的粒子動態(tài)演化進行了數(shù)值模擬，以分析這顆小行星可能來自隕石撞擊月球表面形成碎片的假設。

結果顯示，當這些噴射物逃離地月環(huán)境時，一小部分發(fā)射條件會產生與“振蕩天星”相同的軌道結果。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”來自月球添加了新證據(jù)。

“振蕩天星”是少數(shù)已知的地球準衛(wèi)星之一。美國航天局噴氣推進實驗室曾這樣形容：近一個世紀以來，這顆小行星一直與地球“共舞”。未來幾個世紀，它將作為地球“伙伴”延續(xù)這種運動模式。