一顆小行星滅絕了恐龍；現在地球人正在反擊。大多數科學博物館中蜥腳類動物化石的存在有力地提醒我們，小行星在繞太陽執行時可能會威脅地球，偶爾會危險地靠近我們的星球——或者，在 6600 萬年前，過於靠近。現在，科學家們已經測試了一種可能使我們的星球免受未來末日災難的方法。在過去一個小時裡，NASA 的雙小行星重定向測試 (DART) 航天器撞擊了一顆名為 Dimorphos 的小行星。
正如 DART 的全名所示，這次撞擊並非偶然。它的目的是將這塊太空岩石的軌跡移動一個微小但明顯的幅度——觀察員將從遠處使用大量地面和太空望遠鏡仔細確認和跟蹤這種變化。未來，如果發現一顆危險的小行星正朝著地球的碰撞軌道而來，我們可能會使用相同的技術將其推離軌道並避免災難。“我們不是在炸燬死星，”約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室 (APL) 的 DART 調查團隊負責人安迪·裡夫金說，該實驗室負責該任務。“我們正在利用航天器的動量來改變小行星的軌道。”
DART 於 2021 年 11 月發射，目標是撞擊 Dimorphos，一顆直徑 160 米的小行星，它圍繞另一顆幾乎大五倍的小行星 Didymos 執行。在近一年的時間裡，自動售貨機大小、重約 600 公斤的航天器追上了小行星，並在接近過程中拍攝了越來越清晰的影像。直到今天，美國東部時間晚上 7:15，當 APL 任務控制中心的工程師停止接收來自航天器的訊號時，證實了它以自毀方式撞擊了距離地球約 1100 萬公里的 Dimorphos。
支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保未來能夠繼續講述關於發現和塑造我們當今世界的想法的具有影響力的故事。
NASA 行星科學部門主任洛裡·格萊澤在撞擊後於該太空機構的活動直播中發表講話時說：“我們正在開創人類的新紀元，這是一個我們有潛力保護自己免受危險小行星撞擊等事件的紀元。”
航天器以約每小時 23,000 公里的速度飛行，以約三公噸 TNT 的能量撞擊了小行星，爆炸成超高溫的金屬和小行星碎片雨。一艘名為 LICIACube（用於小行星成像的義大利輕型立方體衛星）的小型義大利航天器在三分鐘後跟進，拍攝了撞擊影像，這些影像將在未來幾天釋出。然而，真正的任務才剛剛開始。現在，科學家們將使用從地面望遠鏡到深空天文臺的一切裝置來觀察 Dimorphos，看看 DART 的劇烈撞擊對其目標產生了多大的影響。“我們首次證明，如果人類需要改變小行星的軌道，我們有能力做到這一點，”馬里蘭大學的 DART 團隊成員哈里森·阿格魯薩說。
DART 任務最初構思於大約二十年前，當時美國和歐洲的科學家開始討論一項聯合任務，該任務可以實踐一種動能小行星偏轉技術。該任務最初名為 AIDA（小行星撞擊和偏轉評估），將包括 NASA 的 DART 航天器和歐洲的 AIM（小行星撞擊任務）航天器，後者將繞目標執行並觀察撞擊。遺憾的是，由於資金不足，歐洲官員於 2016 年取消了 AIM。然而，在 2019 年，該任務以赫拉航天器（以希臘婚姻女神的名字命名）的形式重生。但這種重新啟動開發意味著發射延遲：赫拉要到 2024 年才會升空，並且要到 2026 年才會到達 Didymos——太晚了，無法見證 DART 的撞擊，但仍有時間研究其持久的影響。
科學家們希望 DART 的目標是一顆雙小行星，即一顆小行星圍繞另一顆小行星執行，因為這種天體配置可以更輕鬆地測量小的、撞擊引起的軌道變化。“偏轉幾乎是瞬間發生的，”法國國家科學研究中心的帕特里克·米歇爾說，他是 AIM 的前首席科學家，現在是赫拉的首席研究員。2013 年，科學家們選擇了 Didymos 系統作為目標。這顆較大的小行星於 1996 年首次被發現，在 2003 年發現一顆小型伴星後獲得了它的名字（希臘語意為“雙胞胎”），後來這顆伴星被命名為 Dimorphos，意為“有兩種形式”。
來源：Matthew Twombly；來源：NASA，約翰·霍普金斯大學應用物理實驗室（DART 參考）
Dimorphos 每 11.92 小時完成一次 Didymos 的軌道執行。這兩顆小行星與地球共享相似的軌道，但它們永遠不會靠近我們星球幾百萬公里以內，因此不會構成威脅。但它們的軌道角度意味著 Dimorphos 會定期在 Didymos 前方“凌日”，從而可以精確測量其軌道週期。撞擊之後，包括詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和哈勃望遠鏡，甚至包括 NASA 的露西探測器等航天器（目前正在前往木星附近小行星的途中）在內的各種望遠鏡將跟蹤這次凌日，從而使科學家能夠計算出 Dimorphos 的軌道發生了多大的變化。
DART 幾乎正面撞擊了小行星，這意味著它減慢了 Dimorphos 的軌道速度。然而，這顆小行星非常小，以至於任務科學家既不知道它的確切形狀，也不知道它的成分——Dimorphos 是一個堅硬而固體的物體，還是一個由岩石和巨石組成的鬆散的“碎石堆”，它們輕輕地堆積在一起。在接近的最後時刻，DART 發回了 Dimorphos 碎石遍佈的表面的影像，表明這顆小行星遠非堅如磐石。如果它是堅硬的，那麼其軌道的改變可能僅僅超過一分鐘，因為 DART 只會將相對較小的動量傳遞給小行星。“我們需要至少 73 秒的軌道變化”才能宣告任務成功，裡夫金說。相反，Dimorphos 破舊的外觀表明，向外噴射物質的力量（可能高達數千萬公斤）可能會導致更大的動量變化，從而將小行星的軌道縮短 10 分鐘或更長時間。這樣的事件可能會完全重塑 Dimorphos，甚至使其翻滾。“小行星越脆弱，隕石坑就越大，”瑞士伯爾尼大學的 DART 團隊成員薩比娜·拉杜坎說。“當然，我們希望有大量的偏轉和噴射物，因為那會更有趣。”
來源：Matthew Twombly
望遠鏡和 LICIACube 的觀測應該會大致揭示軌道改變了多少以及釋放了多少噴射物，DART 團隊計劃於今年 12 月在芝加哥舉行的美國地球物理聯合會會議上宣佈該任務的初步結果。但在赫拉於 2026 年到達之前，沒有人會確切知道該任務有多成功。該航天器的觀測將準確測量 Dimorphos 的質量，並更準確地瞭解其圍繞 Didymos 的軌道發生了多大的變化，這可能比僅從更遙遠的觀測中獲得的精度高出 10 倍。“我們將瞭解推動力有多大，並更好地瞭解 Dimorphos 是由什麼構成的，”APL 的 DART 團隊成員安吉拉·斯蒂克爾說。
如果未來需要像 DART 這樣的任務來拯救地球，這可能是至關重要的資訊。“這是我們目前正在做的最重要的事情之一，”歐空局行星防禦辦公室副主任德特勒夫·科什尼說。“多年來，我們一直在談論需要證明我們能夠偏轉小行星。”雖然已知沒有幾公里大小的恐龍殺手級小行星正朝著我們的星球的撞擊軌道而來，但像 Dimorphos 這樣的小型小行星的約束較少，目前僅估計已知其總量的百分之幾。“我們還不夠了解，無法感到安全，”科什尼說。一顆 Dimorphos 大小的太空岩石的撞擊可能會瞬間摧毀一座城市，並對整個國家造成廣泛的破壞，這意味著有充分的理由去關注這樣的小行星。
即將到來的望遠鏡，例如計劃於本十年晚些時候在智利上線的薇拉·C·魯賓天文臺，將更好地跟蹤這些小行星。如果我們真的發現一顆小行星正朝著地球的碰撞軌道而來，那麼 DART 任務的結果很可能會決定我們將採取什麼行動。“它將驗證我們可以使用的一種工具，”裡夫金說。為了轉移一顆危險的小行星，可以使用更大版本的 DART，甚至可以使用一系列 DART 大小的航天器，一個接一個地撞擊這塊罪魁禍首的太空岩石，逐步偏轉其末日軌跡。“這取決於我們有多少預警時間，”裡夫金說。這種危險事件不太可能在短期內降臨到人類身上。但是，也許在遙遠的未來，我們的後代會感謝這艘小小的航天器。“如果我們能夠偏轉 Dimorphos，我們很可能能夠偏轉任何其他近地小行星，”阿格魯薩說。