美國航天局的DART航天器或首造人造流星雨

一項新研究發現，2022 年，當美國國家航空航天局（NASA）的 DART 航天器故意撞擊小行星 Dimorphos 時，從小行星上炸飛的岩石碎片可能會產生首個被稱爲“雙形態流星雨”的人造流星雨。

該航天局規劃了 DART（雙小行星重定向測試）任務，代表行星防禦對小行星偏轉技術進行全面評估。

美國國家航空航天局想弄清楚，諸如以每小時 13645 英里（每秒 6.1 公里）的速度將航天器撞向小行星之類的動能撞擊，是否足以改變太空中天體的運動。

Dimorphos 以及其環繞的大型母體太空岩石 Didymos 都不會對地球構成威脅。

天文學家使用地面望遠鏡對撞擊的後果進行了近兩年的監測，他們確定 DART 航天器確實成功地改變了 Dimorphos 的運動方式，將這顆小衛星小行星繞 Didymos 公轉的軌道週期，也就是繞 Didymos 一週所需的時間，改變了約 32 至 33 分鐘。

但科學家還估計，這次故意碰撞產生了超過 200 萬磅（近 100 萬公斤）的岩石和塵埃——足以裝滿約六、七節鐵路車廂。所有這些物質在太空中的確切去向仍然是一個懸而未決的問題。

現在，新的研究表明，迪莫弗斯的碎片將在一至三十年內抵達地球和火星周邊區域，部分碎片有可能在七年內抵達這顆紅色行星。小碎片也可能在未來十年內到達地球大氣層。《行星科學雜誌》已接受該研究以供發表。

“當這種物質穿透火星大氣層時，可能會產生可見的流星（通常稱作流星），”該研究的主要作者、意大利米蘭理工大學“深空天體動力學研究與技術”小組的博士後研究員埃洛伊·佩尼亞·阿森西奧（Eloy Peña Asensio）說。“一旦第一批粒子到達火星或地球，它們可能會在至少接下來的 100 年裡間歇性和週期性地繼續到達，這是我們計算得出的持續時間。”

這些單個碎片很小，從沙粒大小的顆粒到與智能手機大小相仿的碎片都有，因此沒有任何碎片會對地球構成風險，佩尼亞·阿森西奧說。

“它們會在上層大氣中通過一種被稱爲燒蝕的過程分解，這是由與超高速空氣的摩擦引起的，”他說。“迪莫弗斯的物質不可能到達地球表面。”

但是，瞭解碎片何時可能到達地球更具挑戰性，這取決於對碎片速度的估計。

當航天器撞擊到迪莫弗斯時，它並非孤身一人。一顆名爲 LICIACube 的小衛星在撞擊前與航天器分離，旨在捕捉碰撞的場景以及隨後形成的碎片雲。

“這一關鍵數據已經而且還將繼續讓對撞擊產生的碎片進行詳細分析成爲可能，”佩尼亞·阿森西奧說道。

研究團隊藉助 LICIACube 的數據以及加泰羅尼亞大學服務聯盟的超級計算設施，模擬出了撞擊產生的 300 萬個粒子的軌跡。

佩尼亞·阿森西奧表示，在撞擊之前，先前的研究曾提及迪莫弗斯的粒子到達地球或火星的可能性，不過對於這項新研究，該團隊把模擬限定在與 LICIACube 撞擊後的數據相符。

研究結果證實，如果碎片以每小時 1118 英里（每秒 500 米）的速度從迪莫弗斯噴出，那麼一些碎片可能會抵達火星，而其他更小、移動速度更快的碎片，以每小時 3579 英里（每秒 1600 米）的速度移動，就有可能到達地球。

該團隊稱，碎片的性質仍存在不確定性，不過他們得出結論，移動速度最快的粒子有可能在不到 10 年的時間抵達地球。

佩尼亞·阿森西奧（Peña Asensio）表示，研究作者覺得雙形態流星雨抵達地球的可能性較小，但他們無法完全排除這種可能。要是真發生了，那會是一場規模小且不太明顯的流星雨。

他在電子郵件裡說道：“由此形成的流星雨在地球上容易辨認，因爲它不會跟任何已知的流星雨重合。這些流星移動遲緩，預計 5 月達到活動峰值，主要在南半球能看到，好像是起源於印第安座附近。”

儘管研究人員在他們的論文裡沒探討這種可能性，然而他們的調查顯示，迪莫弗斯的碎片或許會抵達其他臨近的小行星。

研究合著者、來自歐洲空間天文中心的行星科學家邁克爾·庫珀斯（Michael Küppers）稱，預計撞擊會產生噴射出來的碎片，不過物質到達地球或者火星的可能性只有在碰撞之後才能計算出來。

“個人來講，最初我很驚訝地看到，儘管撞擊發生在靠近地球的地方（距離約 1100 萬公里），但撞擊噴出物（碎片）到達火星比到達地球更容易，”庫珀斯在電子郵件中說。“我認爲原因是迪迪莫斯穿過了火星的軌道，但剛好在地球軌道之外。”

粒子可以從近地小行星中噴出，例如法厄同，它是每年 12 月中旬達到峰值的雙子座流星雨的形成原因。法國國家科學研究中心的天體物理學家兼研究主任帕特里克·米歇爾表示，研究 DART 撞擊釋放的物質，有助於預測這種物質可能何時到達地球或火星。米歇爾未參與此項研究。

“這項研究試圖對這種可能性進行量化，並證實它可能發生，即使它依賴於有其自身不確定性的模型，”米歇爾說。

佩尼亞·阿森西奧說，未來的觀測可以幫助研究人員改進對碎片質量的測量，並確定其移動的速度，以計算預期的流星活動。

這些觀測將由赫拉任務來完成。歐洲航天局的任務預計將於 10 月發射，以觀測 DART 撞擊產生的後果，並於 2026 年底左右到達小行星系統。該航天器將與一對立方體衛星一起研究雙形態小行星的組成和質量以及撞擊對其的改變。赫拉還將確定從航天器轉移到小行星的動量有多少。

“是否存在撞擊坑，還是撞擊規模如此之大，以至於迪莫弗斯被整體重塑？”赫拉任務的項目科學家庫珀斯說道。“從地面數據來看，我們有一些證據支持後者。赫拉會給我們一個確定的答案。而且，我們將看看撞擊是否讓迪莫弗斯（翻滾）。”

米歇爾說，總之，此次任務能讓天文學家瞭解到“在這樣一個複雜的雙小行星系統中由撞擊產生的”碎片的動態演變。