研究揭示双小行星系统特征 或助未来探测任务和行星防御

在孪小星表面发现的15条疑似巨石轨迹的位置(图片来自J.Bigot和P.Lombardo)。施普林格·自然/供图

这些发现基于美国国家航空航天局(NASA)“双小行星重定向测试”(DART)任务的观测数据。研究结果让人们进一步了解这些天体的物理和地质特征以及它们的形成，对未来探测任务和行星防御策略有潜在影响。

据介绍，双小行星系统尤其受到关注，因为它们能提供对系统组成的精确物理表征，而且能揭示小型天体系统的形成和演化过程。孪大星及其超小卫星孪小星离地球较近，并且是近地空间的常见小行星类型，因此是难能可贵的研究对象，提供了近距离观测的独特机会。

双小行星系统表面的巨石(图片来自A.Duchene和 C.Robin)。施普林格·自然/供图

在本项研究中，利用DART任务采集的数据，来自美国约翰斯·霍普金斯大学、意大利INAF-帕多瓦天文台、法国图卢兹大学共5个研究团队，调查了孪大星双小行星系统的不同物理特征。

其中，研究团队利用NASA的DART任务数据以及意大利航天局的“意大利小行星成像立方星”任务的影像，分析孪大星和孪小星的地质特征和物理特性发现，孪大星的高海拔表面崎岖不平，有大型石块(10-160米长)和陨击坑；低海拔表面则较平坦，大石块和陨击坑都较少。

相比之下，孪小星上有各种大小的石块，多个裂缝或断层，还有一些陨击坑。论文作者指出，孪小星可能由孪大星脱落的物质(在引力作用下聚集)形成而来，两个行星的表面粘聚力特性较低，加上观测到的陨击坑，显示孪大星的表面年龄是孪小星的40-130倍。他们估计孪大星和孪小星的年龄分别在1250万年左右和不到30万年。

研究团队通过分析小行星表面的石块裂缝，确认了孪大星表面的承载力(表面支撑重力载荷的能力)比地球上干旱沙地或月壤的承载力要低很多。通过分析石块大小、形状以及在这两个小行星表面的分布模式发现，孪小星上的石块大小分布模式显示，它们是分阶段而不是一起形成的，而且直接来自孪大星。这进一步支持了双小行星系统能从主星物质脱落中形成的假说。

孪小星上巨石的裂痕(图片来自A.Luchetti)。施普林格·自然/供图

研究团队还发现，热疲劳能使孪小星表面的石块快速破裂，或是热疲劳在这类小行星(S型小行星)上引起这种快速(约10万年)石块破裂的首个观测结果。随后，他们将孪小星表面34个石块(大小从1.67米到6.64米)的形态特征与其他多个砾石堆小行星(包括丝川、龙宫、贝努)的表面石块进行对比。根据石块形态特征的相似性，以及与实验室实验的对比，结果显示这类小行星有一个共同的形成和演化机制。

本项研究总结指出，综合来看，这些发现提供孪大星系统在DART任务撞击孪小星前的全面情况。该研究结果为欧洲空间局的“赫拉”任务奠定基础：“赫拉”将提供更高分辨率的数据，并对该系统以及DART撞击的后果提供更全面的分析。