科学家为何要研究 DART 留下的碎片云

2022 年 9 月 26 日，全世界的目光都聚焦在 NASA 的双小行星重定向测试 (DART) 上。这艘汽车大小的航天器与一颗名为 Dimorphous 的小行星相撞，距离地球约 6800 万英里。地球小行星偏转能力的实验取得了巨大的成功，这次事件现在让天文学家有机会更多地了解太空岩石撞击后喷出的物质。

最近发表了两篇论文，使用了位于智利的欧洲南方天文台甚大望远镜（VLT）拍摄的数据和观测结果，为小行星碎片云提供了新的见解。

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第一项研究发表在《天文学与天体物理学快报》上，利用一种名为多单元光谱探测器 (MUSE) 的仪器跟踪了碰撞产生的碎片云在一个月内的演变情况。由于小行星是构成我们太阳系的基石之一，研究这次撞击喷出的物质可以帮助天文学家更多地了解太阳系是如何形成的。

作者发现，喷出的云比小行星与 DART 撞击前的颜色更蓝。这意味着云可能由非常细小的颗粒构成。在测试后的最初几个小时和几天内，出现了夹子、螺旋和长尾巴。螺旋和尾巴比最初的碎片云更红，这意味着它们可能是由更大的颗粒构成的。

“小行星之间的撞击是自然发生的，但你永远无法提前知道，”研究报告的合著者、爱丁堡大学天文学家 Cyrielle Opitom 在一份声明中表示。“DART 是一个研究受控撞击的绝佳机会，几乎就像在实验室里一样。”

使用 MUSE，研究小组可以将撞击云发出的光分解成彩虹状图案，然后寻找不同气体的踪迹。他们特别使用 DART 寻找撞击后暴露出来的冰中产生的氧气和水，但一无所获。

奥皮托姆说：“预计小行星不会含有大量的冰，因此探测到任何水的痕迹都会让人感到非常惊讶。”

他们也无法检测到所使用的 DART 推进剂的任何痕迹，因为航天器的推进系统所剩的燃料箱中可能不够。

第二篇论文发表在《天体物理学杂志快报》上 分析了与 DART 的碰撞如何改变了 Dimorphous 的表面。这个由 Stefano Bagnulo 领导的团队特别研究了小行星极化的变化。当发生极化时，光波会沿着首选方向而不是随机振荡。跟踪这种变化如何随着小行星相对于地球和太阳的方向而变化，可以显示小行星表面的结构和成分。

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为此，他们使用了望远镜的 FOcal Reducer/低色散光谱仪 2 (FORS2) 仪器。他们发现，在 DART 撞击 Dimorphous 后，偏振水平突然下降，同时小行星系统的整体亮度增加。

研究小组认为，一种可能的解释是，DART 撞击可能暴露了小行星内部更多的原始物质。“也许撞击挖掘出的物质本质上比表面的物质更亮，偏振度更低，因为它们从未暴露在太阳风和太阳辐射下，”阿马天文台和天文馆的天文学家、研究合著者巴格努洛说。

也有可能直接撞击会摧毁表面的粒子，并将更小的粒子喷射到碎片云中。这两项研究都凸显了 VLT（拥有四台近 30 英尺长的望远镜）的威力。

“这项研究利用了 NASA 撞击小行星的独特机会，因此未来的任何设施都无法重复，”Opitom 表示。“这使得在撞击时使用 VLT 获得的数据对于更好地了解小行星的性质极为宝贵。”

对这次“完美”小行星碰撞的其他研究发现，小行星在碰撞后损失了超过200万磅，使其卫星轨道改变了大约33分钟，而且实验表明，“动能撞击器任务”可以改变小行星的轨迹，是防止未来小行星撞击的一步。