2022 年 9 月 26 日,NASA 的双小行星重定向测试(DART) 与 Dimorphos 相撞,后者是围绕较大卫星运行的小卫星迪迪莫斯。
通过这种方式,该任务成功验证了一种偏转潜在危险小行星(PHA)的拟议策略——动能撞击法。
到 2026 年 10 月,ESA 的赫拉任务将与双小行星系统会合,并对双形座行星进行详细的撞击后调查,以确保这种行星防御方法可以在未来重复。
然而,虽然动能方法可以成功地偏转小行星,使它们不会威胁地球,但它也可能产生可能到达地球和其他天体的碎片。
在一个最近的研究一个国际科学家小组探索了这次撞击试验如何为观察这些碎片有朝一日如何到达地球提供机会,如同流星。
他们进行了一系列动态模拟后得出结论,小行星喷出物可以在十年内到达火星和地月系统。
研究小组由埃洛伊·佩纳-阿森西奥博士领导,他是深空天体动力学研究与技术(DART)小组米兰理工学院。
和他一起参加会议的还有巴塞罗那自治大学的同事、空间科学研究所(ICE-CSIS),西班牙国家研究委员会, 这加泰罗尼亚空间研究所(IEEC)和欧洲航天局(ESA)。
最近详细介绍了他们研究结果的论文出现在网上并已被接受出版行星科学杂志。
在他们的研究中,Peña-Asensio 和他的同事依赖于用于小行星成像的意大利轻型立方体卫星(LICIACube)伴随 DART 任务并见证了动能撞击测试。
这些数据使团队能够限制喷出物的初始条件,包括其轨迹和速度——范围从每秒几十米到大约 500 米/秒(1800 公里/小时;约 1120 英里/小时)。然后,该团队使用 NASA 的超级计算机导航及辅助信息设施(NAIF)来模拟喷出物将会变成什么样子。
这些模拟追踪了 DART 任务撞击 Dimorphos 时产生的 300 万个粒子。正如 Peña-Asensio 通过电子邮件告诉 Universe Today 的那样:
“LICIACube 在碰撞后立即提供了有关喷出物锥的形状和方向的关键数据。
在我们的模拟中,这些粒子的尺寸范围从 10 厘米到 30 微米,其中下限代表了利用现有技术在地球上能够产生可观测流星的最小尺寸。上限受到这样一个事实的限制:只能观察到喷出的厘米大小的碎片。”
他们的研究结果表明,其中一些粒子将在十年或更长时间内到达地球和火星,具体取决于它们撞击后的传播速度。
例如,以低于 500 米/秒的速度喷出的粒子可以在大约 13 年内到达火星,而以超过 1.5 公里/秒(5,400 公里/小时;3,355 英里/小时)的速度喷出的粒子可以在短短七年内到达地球。然而,他们的模拟表明,地球上可能最多需要 30 年才能观察到这些喷出物。
“然而,根据早期的观测,这些速度更快的粒子预计太小,无法产生可见的流星,”佩纳-阿森西奥说。
“尽管如此,正在进行的流星观测活动对于确定 DART 是否创造了新的(人类创造的):双形流星雨。未来几十年的流星观测活动将具有决定性的意义。
“如果这些被喷射出来的双星碎片到达地球,它们不会造成任何危险。它们的体积小、速度快,会在大气层中解体,在天空中形成一道美丽的光带。”
佩尼亚-阿森西奥和他的同事还指出,未来的火星观测任务将有机会目睹火星流星,因为迪迪莫斯的碎片会在火星大气层中燃烧。
与此同时,他们的研究提供了这些流星和未来任何在我们大气层中燃烧的流星的潜在特征。这包括它们到达的方向、速度和时间,从而可以清楚地识别任何“双态流星”。这是 DART 任务及其配套任务独特之处的一部分。
除了验证行星防御的关键策略之外,DART 还提供了一个机会来模拟撞击产生的喷出物有朝一日如何到达地球和太阳系的其他天体。正如欧空局赫拉任务的项目科学家、论文合著者迈克尔·库珀斯通过电子邮件告诉《今日宇宙》的那样:
“DART 任务的一个独特之处在于它是一个受控撞击实验,即撞击体的属性(大小、形状、质量、速度)都是准确已知的。
得益于 Hera 任务,我们还将很好地了解目标特性,包括 DART 撞击点的特性。有关喷出物的数据来自 LICIACube 和撞击后的地球观测。
行星尺度上可能没有其他撞击具有如此多的撞击体、目标以及喷出物形成和早期发展信息。这使我们能够测试和改进撞击过程和喷出物演化的模型和缩放定律。这些数据提供了喷出物演化模型使用的输入数据(源位置、大小和速度分布)。”