美国国家航空航天局（NASA）的 DART 任务通过与小月迪莫莫斯（Dimorphos）相撞，成功地测试了小行星偏转技术，此后的大量研究揭示了迪迪莫斯（Didymos）小行星系统的地质特征和演化历史。研究已经确定了这些天体的表面和内部特征，检查了它们的形成过程，并评估了它们对撞击的反应。这些研究结果不仅让人们对双小行星系统有了更清晰的认识，还增强了行星防御战略。
这幅插图描述了美国宇航局的双小行星重定向测试（DART）航天器在撞击迪迪莫斯双小行星系统之前的情况。图片来源：NASA/Johns Hopkins APL/Steve Gribben
美国国家航空航天局（NASA）的双小行星重定向试验（DART）任务派遣了一个航天器故意与一颗小行星小月相撞，在随后的几个月里，科学小组验证了动能撞击是一种可行的偏转技术，证明了防止未来小行星撞击地球的一种有效方法。
此后，研究人员继续研究从这次成功的实验中收集到的数据，特别关注由小卫星迪莫弗斯和母小行星迪迪莫斯组成的双小行星系统的表面特征。
在最近发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上的论文中，研究小组探索了2022年遇到的小行星系统的地质情况，以确定其起源和演变特征，并限制其物理特性。来自马里兰州劳雷尔的约翰霍普金斯应用物理实验室（APL）的研究人员与来自多个国际合作机构的团队成员共同发表了五篇论文，对地质发现进行了详细的概述和解读。
根据 Barnouin 等人（2024 年）所描述的内部和表面特性，这段视频演示了小行星迪迪莫斯的自旋如何导致其赤道脊的增长以及较小的小行星迪莫莫斯的形成，在视频片段的末尾可以看到迪莫莫斯正围绕前者运行。粒子根据其速度着色，比例尺显示在顶部，以及迪迪莫斯不断变化的自旋周期。资料来源：密歇根大学/张云和约翰-霍普金斯 APL/Olivier Barnouin
APL科学家奥利维尔-巴努安（Olivier Barnouin）和罗纳德-路易-巴鲁兹（Ronald-Louis Ballouz）领导撰写了一篇论文，分析了这两颗小行星的地质情况[1]，并得出了有关其表面材料和内部特性的结论。通过意大利航天局（ASI）提供的 DART 卫星及其配套的 LICIACube 立方体卫星拍摄的图像，研究小组观察到较小的小行星 Dimorphos 的地形，其中有大小不一的巨石。
相比之下，较大的小行星迪迪莫斯在海拔较低的地方比较光滑，但在海拔较高的地方则是岩石，陨石坑也比迪莫莫斯多。作者推断，迪莫莫斯很可能是在一次"大质量脱落事件"中从迪迪莫斯分裂出来的。有一些自然过程可以加速小行星的自转，越来越多的证据表明，这些过程可能是重塑这些天体甚至迫使物质从其表面剥离的原因。
分析表明，两颗小行星表面都很薄弱，因此研究小组推测，Didymos 的表面年龄是 Dimorphos 的 40-130 倍，前者的年龄估计为 1250 万年，后者的年龄不到 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。
Barnouin说："DART在迪迪莫斯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一个独特的机会。仅从这些图像中，我们就能推断出大量有关迪迪莫斯和迪莫弗洛斯的地球物理特性的信息，并扩展了我们对这两颗小行星形成过程的了解。我们还更好地理解了为什么 DART 能够如此有效地移动迪莫莫斯。"
在迪迪莫斯上观察到的各种地质特征帮助研究人员讲述了迪迪莫斯的起源。小行星的三角形山脊（左起第一幅图）、所谓的平滑区域及其可能更古老、更粗糙的"高地"区域（左起第二幅图）可以通过由海拔高度控制的斜坡过程组合来解释（左起第三幅图）。第四幅图显示了迪迪莫斯在形成迪莫莫非斯时可能经历的自旋上升破坏效应。资料来源：约翰霍普金斯大学空间实验室/Olivier Barnouin
美国国家天体物理研究所（INAF）的 Maurizio Pajola 及其合著者发表了一篇论文，比较了两颗小行星表面各种巨石的形状和大小[2]及其分布模式。他们确定，迪莫莫斯的物理特征表明它是分阶段形成的，很可能是由母体小行星迪迪莫斯遗留下来的物质形成的。这一结论加强了一种流行的理论，即一些双小行星系统是由一颗较大的主小行星的脱落残骸累积成一颗新的小行星卫星而形成的。
同样来自INAF的Alice Lucchetti及其同事发现，热疲劳[3]--一种由热量引起的材料逐渐减弱和开裂--会迅速击碎迪莫莫斯表面的巨石，产生表面纹路，并比以前想象的更快地改变这类小行星的物理特性。DART 飞行任务很可能是首次在这类小行星上观测到这种现象。
在ISAE-SUPAERO研究员纳奥米-默多克（Naomi Murdoch）及其同事的指导下，学生让娜-比戈（Jeanne Bigot）和宝琳-隆巴多（Pauline Lombardo）撰写了一篇论文，确定迪迪莫斯的承载能力[4]--表面承受外加载荷的能力--至少比地球或月球土壤中的干沙低1000倍。这被认为是了解和预测表面反应的一个重要参数，包括用于移位小行星的参数。
ISAE-SUPAERO 的科拉斯-罗宾（Colas Robin）及其合著者分析了迪莫弗斯表面的巨石，[5]并将其与其他碎石堆小行星（包括丝川、龙宫和贝努）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，这表明所有这些类型的小行星都是以类似的方式形成和演化的。研究小组还指出，"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形成的。"
这些最新发现对迪迪莫斯系统的起源形成了一个更有力的概述，并加深了人们对此类行星体如何形成的理解。这些发现还为我们提供了新的见解，让我们了解为什么DART能够如此有效地改变迪莫莫斯的轨道。欧洲航天局（ESA）的赫拉（Hera）任务准备在2026年重新访问DART的碰撞点，以进一步分析有史以来第一次行星防御测试的后果，这项研究为赫拉将发现的东西提供了一系列测试，有助于当前和未来的探索任务，同时增强行星防御能力。
在五篇新发表的《自然-通讯》（Nature Communications）论文中，美国国家航空航天局（NASA）成功的 DART 任务背后的团队揭示了 2022 年遇到的小行星系统的结构和起源。
近地双小行星系统（65803）的地质学和演变 Didymos
碎石堆双小行星系统 (65803) 迪迪莫斯上巨石多重碎裂和质量脱落的证据
在石质小行星上探测到热疲劳导致的巨石快速断裂
根据巨石轨道估算的小行星 (65803) 迪迪莫斯的承载能力
通过表面大理石形态分析研究碎石堆小行星（迪莫莫斯、丝川、龙宫和贝努）的机械特性
编译自/ScitechDaily