地球“第二颗卫星”,2024年天问二号探测,为何是它?还要采样

2024-04-25 11:14:0105:41 253
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太阳系八大行星中,除了金星和水星没有卫星外,其他的行星都有着比地球更多的卫星。连直径2376公里的冥王星,都有5颗卫星,地球却只有一颗孤单的月球。

不过,除了月球这样的卫星之外,地球还有一种特殊的同伴,叫做“准卫星”。和月球这样的卫星不同的是,准卫星并不直接围绕地球公转;但在天体的引力作用下,这些准卫星却能在相当长的时间里精准地和地球始轨道保持1:1的轨道共振。其中最特殊的一颗地球准卫星,叫做2016HO3。

2016HO3最早于2016年被发现,又叫469219 Kamo'oalewa,这个名字来自夏威夷语,翻译过来就叫“震荡天星”。

根据天文学家的研究,最早在500年前,Kamo'oalewa就进入了现在的轨道。并且在未来几百年的时间里,它都会一直保持着“准卫星”的身份。

不过,最近的一项研究表明,这颗准卫星,没准以前真的是地球的卫星——倒不是说它以前直接围绕地球公转,而是它可能有一个更加离奇的身世,那就是月球的一部分。

2021年,美国亚利桑那大学的研究人员发表了一项研究成果:他们对这颗小行星进行了光谱分析,确定其组成成分,发现它和周围的同伴竟然大不相同,简直是一个怪胎。反而在和美国阿波罗登月带回来的样本对比时,二者显得非常相似。

研究人员据此推测,Kamo'oalewa很可能来自月球。

这种猜想并不离奇,因为可能性确实很大。我们的月球表面布满了陨石坑,证明了在漫长的岁月里,它经历过无数次小行星的撞击。而且月球没有大气层,小行星甚至不会减速,就直接砸在月球表面。有的时候,小行星直接变成月球的一部分,有的时候,小行星还会把月球的表面砸开,导致一些岩石飞入太空,成为了小行星。

不仅如此,Kamo'oalewa的轨道特殊性,也让天文学家基本排除了它是在太阳系其他部位自然进入现在轨道的可能性。这么看来,它来自月球的可能性越来越大了。

如果它真的是被其他小行星炸出来的,那么它到底是从月球的什么部位被炸出来的呢?

最近,来自清华大学的研究人员在《自然》杂志上发表了他们的最新成果,他们不仅更加确信Kamo'oalewa来自月球,甚至推理出了它被炸出来之后发生了什么。

观测结果表明,Kamo'oalewa的自转速度非常快,这证明它的结构并不松散,否则很容易在离心力的作用下解体成碎片。研究人员据此推测,这块坚固的残骸应该是作为一个整体被炸出月球的,最终倒推出来:撞击时留下的陨石坑直径应该大于10~20公里。

另外,近地小行星在地球轨道附近运行的时间通常不会超过1亿年,所以Kamo'oalewa的形成时间应该小于1亿年。

月球被撞出这个陨石坑的同时,应该还会溅起其他小的碎片,这些碎片在地球轨道上逗留的时间应该在1000万年左右。截至目前,天文学家还没在Kamo'oalewa附近发现过任何这样的碎片。

于是,利用时间的上下限,研究人员推测,撞击坑的形成时间应该在1亿到1000万年前。

利用时间和尺寸的限制条件,很容易排除掉月球上绝大部分陨石坑,仅有几十个陨石坑符合这样的条件。在这些陨石坑中,研究人员认为乔尔丹诺·布鲁诺陨石坑的可能性最高。它的宽度大约是22公里,年龄不到1000万年,符合上述要求。更重要的是,这个陨石坑周围的成分,和Kamo'oalewa非常相似,这也是其他陨石坑不具备的特点。

研究人员根据这些观测,推测出了当时发生的撞击事件:一颗直径1.66千米的小行星撞在了月球上,产生了多达400块和Kamo'oalewa差不多尺寸的碎片。这些碎片中绝大部分会在1000万年的时间里被抛射到地球的共轨空间,但也有极少数能成为地球的准卫星,Kamo'oalewa就是那个幸运儿。

想要验证这些理论,最好的办法就是对Kamo'oalewa进行持续的研究。不过,这颗小行星非常迷你,直径仅有46~58米,再加上它和地球之间的距离变化非常大,因此观测难度也非常高,只有每年4月左右比较靠近地球,天文学家才能勉强利用望远镜进行观测。

最好的研究方法,就是直接发射探测器去“实地考察”,甚至更进一步,直接去采集样品,带回地球,用丰富的实验设备进行分析。

这绝对不是天方夜谭,因为我们已经准备进行这样的探测了。继天问一号对火星进行探测之后,我国即将执行天问二号任务,目标就是Kamo'oalewa。并且在今年4月24日国家航天日,中国探月工程总设计师吴伟仁宣布,天问二号将于2025年发射升空,去采集Kamo'oalewa的样本,并带回地球供天文学家研究。

不过,由于体型太小,Kamo'oalewa也会给我们的任务带来很大的挑战。话说回来,既然咱们有勇气进行这样的尝试,就说明我们的航天人艺高人胆大,有十足的把握。

或许等到天问二号来到Kamo'oalewa附近时,还能发现和它一起被炸出月球的其他残骸呢!

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