美国宇航局的 DART 任务为目标双小行星系统带来新启示

在研究美国宇航局的 DART（双小行星重定向测试）任务收集的数据时，  该任务的科学团队发现了有关目标双小行星系统起源的新信息，以及为什么 DART 航天器能够如此有效地改变 Dimorphos 的轨道。该任务于 2022 年发射了一艘航天器故意与小行星卫星 Dimorphos 相撞 。

在《自然通讯》杂志最近发表的五篇论文中，该团队探索了 由小卫星 Dimorphos 和母小行星 Didymos 组成的双小行星系统的地质情况，以描述其起源和演化并限制其物理特性。 

“这些发现让我们对小行星随时间变化的方式有了新的认识，”华盛顿 NASA 总部太阳系小天体首席科学家托马斯·斯塔特勒 (Thomas Statler) 表示。“这不仅对于了解行星防御重点关注的近地天体很重要，而且对于我们能够从这些行星形成残余物中了解太阳系的历史也很重要。这只是我们从 DART 获得的大量新知识的一部分。”

马里兰州劳雷尔市约翰霍普金斯大学应用物理实验室 (APL) 的 Olivier Barnouin 和 Ronald-Louis Ballouz 领导了一篇论文，分析了这两颗小行星的地质情况，并对其表面材料和内部特性得出结论。从 DART 及其配套的 LICIACube 立方体卫星（由意大利航天局 (ASI) 提供）拍摄的图像中，该团队观察到了较小的 Dimorphos 小行星的地形，其特征是大小不一的巨石。相比之下，较大的 Didymos 小行星在较低海拔处更光滑，但在较高海拔处多岩石，陨石坑比 Dimorphos 多。作者推断 Dimorphos 可能是在一次大规模质量脱落事件中从 Didymos 分离出来的。

有一些自然过程可以加速小行星的旋转，越来越多的证据表明，这些过程可能导致这些天体重塑，甚至迫使物质从其表面旋转出来。

分析表明，Didymos 和 Dimorphos 的表面特征都很弱，因此团队推测 Didymos 的表面年龄比 Dimorphos 大 40-130 倍，前者估计有 1250 万年，后者不到 30 万年。Dimorphos 表面强度低可能是 DART 对其 轨道产生重大影响的原因之一。

“DART 在 Didymos 系统收集的图像和数据为近地小行星双星系统的近距离地质观察提供了独特的机会，”Barnouin 说。“仅从这些图像中，我们就能够推断出大量有关 Didymos 和 Dimorphos 地球物理特性的信息，并扩展我们对这两颗小行星形成的理解。我们也更好地理解了为什么 DART 在移动 Dimorphos 方面如此有效。”

罗马国家天体物理研究所 (INAF) 的 Maurizio Pajola 和合著者领导了一篇论文，比较了各种巨石的形状和大小以及它们在两颗小行星表面的分布模式。他们确定 Dimorphos 的物理特性表明它是分阶段形成的，很可能是由从其母小行星 Didymos 继承的物质形成的。这一结论强化了流行的理论，即一些双小行星系统是由较大的主小行星的残留物堆积成新的小行星卫星而形成的。  

同样来自 INAF 的艾丽斯·卢凯蒂和同事发现，热疲劳（即材料因受热而逐渐变弱和开裂）可能会迅速破坏 Dimorphos 表面的巨石，产生表面线条，并以比之前预想的更快的速度改变此类小行星的物理特性。DART 任务可能是首次在此类小行星上观察到此类现象。 

在法国图卢兹 ISAE-SUPAERO 研究员 Naomi Murdoch 及其同事的指导下，学生 Jeanne Bigot 和 Pauline Lombardo 领导的一篇论文确定了 Didymos 的承载能力（即表面支撑施加负载的能力）至少比地球上的干沙或月球土壤低 1,000 倍。这被认为是理解和预测表面响应的重要参数，包括用于取代小行星的目的。  

同样来自 ISAE-SUPAERO 的 Colas Robin 和合著者分析了 Dimorphos 表面的巨石，并将其与其他碎石堆小行星（包括 Itokawa、  Ryugu 和 Bennu ）上的巨石进行了比较。研究人员发现这些巨石具有相似的特征，表明所有这些类型的小行星都是以相似的方式形成和演化的。该团队还指出，DART 撞击点周围巨石的细长性质意味着它们很可能是通过撞击过程形成的。

这些最新发现为 Didymos 系统的起源提供了更全面的概述，并增加了对此类行星体形成方式的理解。随着欧洲航天局 (ESA) 的 Hera 任务准备在 2026 年重新访问 DART 的碰撞地点，以进一步分析首次行星防御测试的后果，这项研究为 Hera 的发现提供了一系列测试，并为当前和未来的探索任务做出了贡献，同时增强了行星防御能力。 

约翰霍普金斯 APL 为 NASA 行星防御协调办公室管理 DART 任务，这是该机构行星任务计划办公室的一个项目。NASA 从多个中心为该任务提供支持，包括南加州的喷气推进实验室、马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心、休斯顿的约翰逊航天中心、克利夫兰的格伦研究中心和弗吉尼亚州汉普顿的兰利研究中心。 

有关 DART 任务的更多信息，请访问：
https://science.nasa.gov/planetary-defense-dart