小行星撞击任务揭示意外成果
不要错过这段令人惊叹的40秒图片。它展示了DART航天器于2022年撞击小行星卫星迪莫弗斯的过程，画面来自航天器搭载的相机。此次任务旨在验证人类应对可能威胁地球的小行星的行星防御能力。撞击后确认，迪莫弗斯的轨道发生了轻微变化。最新研究进一步表明，DART航天器的撞击也对这一双小行星系统中主星的轨道产生了影响。
双小行星重定向测试（DART）航天器于2022年9月26日撞击了小行星迪迪莫斯的卫星小行星迪莫弗斯。 DART航天器的撞击使迪莫弗斯—迪迪莫斯系统的绕日轨道周期缩短了0。15秒，这是人类首次主动改变天体绕太阳运行的轨道。 此外，我们现已确认，太阳光的作用会使小行星迪迪莫斯自转加速，并将岩石颗粒抛向其卫星小行星迪莫弗斯，从而在迪莫弗斯表面留下特征性的扇形条纹。
抛射岩石的小行星和其绕太阳运行轨道周期的变化
还记得美国国家航空航天局（NASA）曾故意让一艘航天器撞击一颗围绕小行星运行的微型卫星吗？这次任务名为双小行星重定向测试（DART），目标是小行星迪迪莫斯的伴星——小行星迪莫弗斯。该任务是一次行星防御试验，旨在验证人类能否通过撞击方式改变微型天体的轨道。试验取得了成功；此后科学家进一步发现，DART航天器的撞击不仅改变了被直接撞击的迪莫弗斯的轨道，还对主星小行星迪迪莫斯的轨道产生了可测量的影响。
NASA表示，DART撞击迪莫弗斯使其与迪迪莫斯组成的双小行星系统绕太阳公转的770天轨道周期改变了0。15秒。DART是首个由人类发射、成功改变绕太阳运行天体轨道的航天器。行星防御领域的专家认为，这项能力未来或许能派上用场，例如在发现某颗小行星正朝地球飞来并可能构成威胁时。
此外，科学家报告称，迪迪莫斯正在向迪莫弗斯抛射岩石这是因为阳光会使小型小行星高速自转，从而导致其表面物质被甩脱。当科学家分析双小行星改道测试（DART）撞击前拍摄的迪莫弗斯图像时，发现了横跨该小行星表面的扇形条纹。他们据此推断，这些条纹只可能源于迪迪莫斯抛出的岩石撞击迪莫弗斯表面所形成。
科学家们在《行星科学杂志》上发表了关于双卫一扇形条纹的研究报告。
该研究关于迪迪莫斯迪莫尔福斯系统绕太阳运行的轨道也于2026年3月6日发表在同行评审期刊《科学进展》上。
左侧图像显示了布满巨石的微型小行星迪莫弗斯，拍摄于DART航天器撞击前约8。55秒；右侧图像为同一目标经图像处理后所得，修正了光照条件及巨石投射的阴影，从而显现出呈扇形分布的条纹状特征，这些特征源于其母体小行星迪迪莫斯表面溅射出的岩石撞击所致。图片来源：美国国家航空航天局（NASA）／约翰霍普金斯大学应用物理实验室（JHUAPL）／马里兰大学（UMD）。
迪迪莫斯喷射的岩石轰击了迪莫弗斯
科学家们利用先进的图像处理技术，对撞击前拍摄的迪莫弗斯小行星图像进行分析，以消除巨石及其他光照效应所投下的阴影。令人惊讶的是，分析结果揭示了该小行星表面存在扇形条纹。
杰西卡阳光，马里兰大学研究人员，是该研究论文的主要作者。她在一份声明中表示：
起初，我们以为是相机出了问题，后来又怀疑可能是图像处理环节有误。但在清理数据后，我们发现所观察到的图案与低速撞击现象高度一致，就像投掷宇宙雪球一样。这为我们提供了二元小行星系统中近期物质迁移的首个直接证据。
小行星自转速率变化的太阳辐射压力效应
雅科夫斯基奥基夫拉杰夫斯基帕达克效应，简称YORP效应，导致岩石被抛射。阳光使小行星旋转加速，足以将表面物质甩出。这些物质可能聚集形成围绕小行星的卫星，这或许解释了为何近地小行星中有15％被发现为双星系统。随后，在数百万年的时间里，YORP效应会改变双星小行星系统的形状与动力学特性。
科学家表示，迪莫弗斯表面那些扇形条纹是YORP效应的首次视觉确认。此外，该研究团队构建的模型还揭示了物质在迪莫弗斯表面的沉积过程，并计算出了物质从迪迪莫斯表面脱离时的速度。
这可以解释那些独特的扇形痕迹。由于撞击速度较慢，并未形成均匀扩散，而是形成了沉积物而非撞击坑。这些沉积物的中心位置位于赤道区域，与主天体自转抛射物质的模型预测结果一致。
科学家们甚至开展了实验室实验，将弹珠投入铺有彩绘砾石（代表巨石）的沙子中。高速摄像机拍摄的画面显示，巨石阻挡了部分沙子，而其余沙子则从巨石之间的缝隙中呈流线状喷出。阳光评论道：
这些新发现对于深入理解近地小行星及其演化过程具有重要意义。目前可知，近地小行星的动态特性远超以往认知，这将有助于提升相关科学模型的精度，并优化行星防御策略。
第二项研究：DART撞击改变了双小行星的轨道
DART探测器于2022年9月撞击了围绕小行星迪迪莫斯运行的卫星迪莫弗斯。撞击前，迪莫弗斯绕迪迪莫斯公转一周需12小时；撞击后，科学家测定其轨道周期缩短了33分钟。最新数据显示，该双小行星系统围绕太阳运行的770天轨道周期也缩短了0。15秒。
此外，通过研究撞击前后迪迪莫斯运动状态的变化，科学家发现小行星迪莫弗斯的密度低于此前预期。这一发现支持了迪莫弗斯是由快速自转的迪迪莫斯抛射出的碎屑聚集形成的假说。
托马斯斯塔特勒在NASA总部工作，未参与该研究。但他发表声明称：
这一轨道变化虽微小，但假以时日，即便是微小的改变也可能累积成显著的偏转。团队所实现的极高精度测量再次验证了动能撞击作为一种防御地球免受小行星威胁的技术的有效性，并展示了通过撞击双小行星系统中的其中一个天体，即可实现对整个系统的偏转。
LICIACube是意大利航天局研制的一颗微型立方体卫星，曾随DART航天器一同飞行，并在撞击前分离，以安全地观测此次撞击事件。该图像由LICIACube在DART撞击Dimorphos后不久拍摄。图像来源：ASINASA。
DART探测器撞击小行星迪莫弗斯
当航天器撞击小行星卫星时，大量岩石碎片被猛烈抛射到太空中。这些碎片在飞离过程中带走了动量，从而对小行星卫星产生了额外的反冲作用。因此，作用于该小行星卫星上的合力不仅来自撞击航天器本身，还包括被撞出的碎片所产生的推力。
伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校的拉希尔马卡迪亚是该研究论文的通讯作者。他指出：
该双星系统轨道速度的变化量约为每秒11。7微米，即每小时1。7英寸。长期来看，如此微小的天体运动变化，可能决定某颗近地小行星最终是撞击地球还是安全掠过。
然而，研究人员提醒，对于可能撞击地球的天体，必须尽早发现，人类才能采取措施使其偏转。科学家正计划建造一台空间望远镜，用于巡天观测潜在危险的小行星。该任务名为近地天体（NEO）巡天者任务，预计将在未来几年内发射。
科学家如何计算迪迪莫斯迪莫弗斯双小行星系统的轨道
天文学家需要精确的测量数据来确定迪迪莫斯—迪莫弗斯双小行星系统绕太阳运行的轨道。他们利用雷达观测和地面光学观测，测量该双小行星相对于背景恒星位置的变化。此外，他们还采用了恒星掩星事件的数据。所谓恒星掩星，是指小行星从某颗恒星前方经过时，导致该恒星的亮度发生短暂变化的现象。天文学家长久以来便利用这一方法获取小行星的形状、运动速度及空间位置等信息。
恒星掩食观测十分困难。观测者必须在恰当的时间、位于合适的位置，并且天气条件允许，才能用仪器捕捉到掩食发生的瞬间。因此，研究团队动员了全球各地的志愿者来承担这项工作。在一段时间内，他们共收集到22次掩食观测数据。
喷气推进实验室的史蒂夫切斯利，同时也是该论文的一位共同作者，表示：
当与多年积累的地基观测数据相结合时，这些恒星掩星观测成为计算DART任务对迪迪莫斯双小行星系统轨道改变程度的关键依据。此类工作对天气条件高度依赖，且常需前往偏远地区开展，但观测成功与否并无保障。这一成果的取得，离不开全球数十名志愿掩星观测者的倾力奉献。
底线结论：两项关于DART小行星任务的新研究表明，迪迪莫斯正在向迪莫弗斯抛射岩石，同时这对双小行星绕太阳运行的轨道已发生改变。
双小行星系统内近期物质输运的证据
双小行星系统迪迪莫斯在DART任务之后
马里兰大学
经美国喷气推进实验室美国国家航空航天局
当DART任务撞击一颗小行星的卫星时
NASA的DART任务向太空抛射出大量石块
你何时能观测到人类历史上首次人造流星雨？
相关知识
DART（DoubleAsteroidRedirectionTest）是美国国家航空航天局（NASA）开展的一项行星防御技术验证任务，旨在测试通过航天器撞击小行星来改变其轨道的可行性。2022年，DART探测器成功撞击了近地小行星迪莫弗斯（Dimorphos），使其绕主星运行周期缩短了约32分钟，首次证实了动能撞击技术在偏转潜在威胁天体方面的有效性。该任务为未来应对近地天体撞击风险提供了重要科学依据与工程经验。