美國宇航局的露西小行星探測任務快速掠過一顆“微型”太空岩石

美國宇航局的露西任務比原計劃提前開始科學研究

Lucy spacecraft in orbit

美國宇航局的露西號探測器。

11月1日,一艘名為露西的美國宇航局探測器將向人類介紹一個名為迪金內什(Dinkinesh)的世界——暱稱“丁基”(Dinky)——這是我們近距離觀察到的最小的主帶小行星。

露西號於2021年發射,旨在探索一群被稱為木星特洛伊小行星的神秘小行星。這些太空岩石在與木星相同的距離上繞太陽執行,分為兩個星團:一個星團在氣態巨行星之前執行,而另一個星團則在該行星之後執行。總而言之,科學家們知道在木星軌道上有超過12,000個這樣的天體,他們認為這個由原始太空岩石組成的折衷群體可能有助於破譯太陽系的早期歷史。因此,露西號將從2027年開始快速掠過六顆木星特洛伊小行星。

科羅拉多州西南研究所的行星科學家、露西任務的首席研究員哈爾·萊維森說:“露西的目標是瞭解特洛伊小行星的多樣性。為了做到這一點,你需要訪問許多天體,這正是我們正在做的,為了做到這一點,你需要儘快行動。”


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萊維森說,露西號的移動速度非常快,以至於該任務的主要科學觀測總共只有24小時,分佈在探測器圍繞太陽系的12年行程中。該任務只是飛掠其目標,而不是進行長時間停留——一旦探測器離開一顆小行星,就結束了。“沒有回頭路;沒有重來的機會,”他說。

因此,當任務人員意識到,當露西號在太陽系外層跋涉時,它將在距離一顆小型、當時無名的小行星40,000英里範圍內飛行時,他們決定繞道進行一次彩排,並將任務的軌跡調整為距離這個微小天體僅280英里。由於迪金內什在飛越過程中與太陽和探測器的對齊方式,這次機動將比該任務最初的第一個目標(露西號計劃於2025年遇到的另一顆主帶小行星)更好地模擬未來計劃的特洛伊小行星飛越。

(露西任務的名稱來自在衣索比亞北部發現的古代人科化石,該化石表明,大約在320萬年前,早期人類親屬是雙腳行走的;在阿姆哈拉語中,這塊化石被稱為迪金內什。探測器2025年的目標,小行星唐納德約翰遜,是以領導1974年挖掘出露西的古人類學家命名的。)

此外,露西號的科學團隊對飛掠的擔憂比他們希望的要多。在露西號發射後的幾個月中,探測器人員努力完全展開探測器的兩個圓形太陽能電池陣列中的一個,最終得出的結論是,該任務可以繼續進行,只是略微未能完全鎖定陣列。該探測器在去年秋天飛掠地球期間的良好表現證實了這一決定,但未鎖定的陣列可能會導致探測器及其儀器在進行飛掠觀測時比計劃的晃動更大,從而可能降低露西號資料的質量。在迪金內什上測試該程式將使團隊有足夠的時間調整探測器接近每個特洛伊小行星目標的方法,以確保獲得清晰的影像和測量結果。

因此,對於露西號來說,迪金內什首先是一項工程測試和一次演習。但是,行星科學家們——他們從不錯過在太陽系中看到新事物的機會——對他們一睹這顆小太空岩石的風采感到興奮。

馬里蘭大學的行星科學家、露西號的共同研究員傑西卡·桑夏因說:“科學是一項獎勵,但在我的經驗中,獎勵科學總是非常有趣的。總的來說,在行星科學領域,我們從未飛掠過一個天體,然後說,‘嗯,好吧,那有點無聊。’”

當迪金內什在今年早些時候正式新增到露西的行程中時,科學家們只知道它的位置和不起眼的大小。“我們知道它有點小,但實際上其他什麼都不知道,”加那利群島天體物理研究所的行星科學家朱莉婭·德·萊昂說,她沒有參加露西任務,但幫助協調了一些對迪金內什的準備性觀察。“所以我們都盡力了,”她說,天文學家們匆忙趕到望遠鏡前,以瞭解更多關於這顆小行星的資訊。

多虧了這些努力,科學家們現在對迪金內什有了一個稍微好一點的瞭解,它正在成為一塊有趣的小太空岩石:富含二氧化矽,大致呈橢圓形,緩慢旋轉,估計直徑約為900米,一天大約是地球24小時晝夜週期的兩倍。

在火星和木星之間的主小行星帶中,科學家們只訪問過更大的太空岩石,例如黎明號任務的目標,小行星灶神星和矮行星穀神星,它們是該帶中已知最大的天體之一。兩者都比迪金內什大數百倍。“它是我們迄今為止在主帶中看到的最小的東西,”桑夏因在談到露西號的微小目標時說。

然而,迪金內什的規模似乎與最近探測器近距離觀察到的少數近地小行星相似。這些包括富含碳的本努,美國宇航局的歐西里斯-雷克斯任務最近將該小行星的樣本送回了地球,以及狄迪莫斯,美國宇航局的雙小行星重定向測試(DART)任務在撞擊該小行星的小衛星迪莫弗斯的途中快速掠過了它。

桑夏因說,比較迪金內什和狄迪莫斯應該特別有趣,因為這兩顆小行星由相同型別的材料製成,大小相似,只是位置不同。“在我們的科學領域,我們很少有機會進行這種直接比較,所以當這成為露西號的明顯飛掠目標時,我非常興奮,”她說。

這種直接比較尤其有價值,因為科學家們認為,近地小行星來自主帶,是被過去引力擾動踢入太陽系更深處的。因此,科學家們希望露西號對迪金內什的觀察將幫助他們瞭解主帶小行星在轉變為近地小行星時所發生的變化。“這將就像在其源區域研究近地小行星,它在那裡產生,”德萊昂說。

露西號飛掠迪金內什將證實科學家們對小行星基本形狀和成分的初步估計,並且還將使他們能夠計算其表面的隕石坑,以便更好地校準其年齡。撇開具體的科學問題不談,小行星專家們只是對看到太陽系的另一顆太空岩石聚焦感到興奮。

“看到那些[影像]傳下來會很棒,”桑夏因說。“它不會過時;我可以告訴你這麼多。”

Meghan Bartels is a science journalist based in New York City. She joined 大眾科學 in 2023 and is now a senior news reporter there. Previously, she spent more than four years as a writer and editor at Space.com, as well as nearly a year as a science reporter at Newsweek, where she focused on space and Earth science. Her writing has also appeared in Audubon, Nautilus, Astronomy and Smithsonian, among other publications. She attended Georgetown University and earned a master’s degree in journalism at New York University’s Science, Health and Environmental Reporting Program.

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