美国航天局的DART航天器或首造人造流星雨

一项新研究发现，2022 年，当美国国家航空航天局（NASA）的 DART 航天器故意撞击小行星 Dimorphos 时，从小行星上炸飞的岩石碎片可能会产生首个被称为“双形态流星雨”的人造流星雨。

该航天局规划了 DART（双小行星重定向测试）任务，代表行星防御对小行星偏转技术进行全面评估。

美国国家航空航天局想弄清楚，诸如以每小时 13645 英里（每秒 6.1 公里）的速度将航天器撞向小行星之类的动能撞击，是否足以改变太空中天体的运动。

Dimorphos 以及其环绕的大型母体太空岩石 Didymos 都不会对地球构成威胁。

天文学家使用地面望远镜对撞击的后果进行了近两年的监测，他们确定 DART 航天器确实成功地改变了 Dimorphos 的运动方式，将这颗小卫星小行星绕 Didymos 公转的轨道周期，也就是绕 Didymos 一周所需的时间，改变了约 32 至 33 分钟。

但科学家还估计，这次故意碰撞产生了超过 200 万磅（近 100 万公斤）的岩石和尘埃——足以装满约六、七节铁路车厢。所有这些物质在太空中的确切去向仍然是一个悬而未决的问题。

现在，新的研究表明，迪莫弗斯的碎片将在一至三十年内抵达地球和火星周边区域，部分碎片有可能在七年内抵达这颗红色行星。小碎片也可能在未来十年内到达地球大气层。《行星科学杂志》已接受该研究以供发表。

“当这种物质穿透火星大气层时，可能会产生可见的流星（通常称作流星），”该研究的主要作者、意大利米兰理工大学“深空天体动力学研究与技术”小组的博士后研究员埃洛伊·佩尼亚·阿森西奥（Eloy Peña Asensio）说。“一旦第一批粒子到达火星或地球，它们可能会在至少接下来的 100 年里间歇性和周期性地继续到达，这是我们计算得出的持续时间。”

这些单个碎片很小，从沙粒大小的颗粒到与智能手机大小相仿的碎片都有，因此没有任何碎片会对地球构成风险，佩尼亚·阿森西奥说。

“它们会在上层大气中通过一种被称为烧蚀的过程分解，这是由与超高速空气的摩擦引起的，”他说。“迪莫弗斯的物质不可能到达地球表面。”

但是，了解碎片何时可能到达地球更具挑战性，这取决于对碎片速度的估计。

当航天器撞击到迪莫弗斯时，它并非孤身一人。一颗名为 LICIACube 的小卫星在撞击前与航天器分离，旨在捕捉碰撞的场景以及随后形成的碎片云。

“这一关键数据已经而且还将继续让对撞击产生的碎片进行详细分析成为可能，”佩尼亚·阿森西奥说道。

研究团队借助 LICIACube 的数据以及加泰罗尼亚大学服务联盟的超级计算设施，模拟出了撞击产生的 300 万个粒子的轨迹。

佩尼亚·阿森西奥表示，在撞击之前，先前的研究曾提及迪莫弗斯的粒子到达地球或火星的可能性，不过对于这项新研究，该团队把模拟限定在与 LICIACube 撞击后的数据相符。

研究结果证实，如果碎片以每小时 1118 英里（每秒 500 米）的速度从迪莫弗斯喷出，那么一些碎片可能会抵达火星，而其他更小、移动速度更快的碎片，以每小时 3579 英里（每秒 1600 米）的速度移动，就有可能到达地球。

该团队称，碎片的性质仍存在不确定性，不过他们得出结论，移动速度最快的粒子有可能在不到 10 年的时间抵达地球。

佩尼亚·阿森西奥（Peña Asensio）表示，研究作者觉得双形态流星雨抵达地球的可能性较小，但他们无法完全排除这种可能。要是真发生了，那会是一场规模小且不太明显的流星雨。

他在电子邮件里说道：“由此形成的流星雨在地球上容易辨认，因为它不会跟任何已知的流星雨重合。这些流星移动迟缓，预计 5 月达到活动峰值，主要在南半球能看到，好像是起源于印第安座附近。”

尽管研究人员在他们的论文里没探讨这种可能性，然而他们的调查显示，迪莫弗斯的碎片或许会抵达其他临近的小行星。

研究合著者、来自欧洲空间天文中心的行星科学家迈克尔·库珀斯（Michael Küppers）称，预计撞击会产生喷射出来的碎片，不过物质到达地球或者火星的可能性只有在碰撞之后才能计算出来。

“个人来讲，最初我很惊讶地看到，尽管撞击发生在靠近地球的地方（距离约 1100 万公里），但撞击喷出物（碎片）到达火星比到达地球更容易，”库珀斯在电子邮件中说。“我认为原因是迪迪莫斯穿过了火星的轨道，但刚好在地球轨道之外。”

粒子可以从近地小行星中喷出，例如法厄同，它是每年 12 月中旬达到峰值的双子座流星雨的形成原因。法国国家科学研究中心的天体物理学家兼研究主任帕特里克·米歇尔表示，研究 DART 撞击释放的物质，有助于预测这种物质可能何时到达地球或火星。米歇尔未参与此项研究。

“这项研究试图对这种可能性进行量化，并证实它可能发生，即使它依赖于有其自身不确定性的模型，”米歇尔说。

佩尼亚·阿森西奥说，未来的观测可以帮助研究人员改进对碎片质量的测量，并确定其移动的速度，以计算预期的流星活动。

这些观测将由赫拉任务来完成。欧洲航天局的任务预计将于 10 月发射，以观测 DART 撞击产生的后果，并于 2026 年底左右到达小行星系统。该航天器将与一对立方体卫星一起研究双形态小行星的组成和质量以及撞击对其的改变。赫拉还将确定从航天器转移到小行星的动量有多少。

“是否存在撞击坑，还是撞击规模如此之大，以至于迪莫弗斯被整体重塑？”赫拉任务的项目科学家库珀斯说道。“从地面数据来看，我们有一些证据支持后者。赫拉会给我们一个确定的答案。而且，我们将看看撞击是否让迪莫弗斯（翻滚）。”

米歇尔说，总之，此次任务能让天文学家了解到“在这样一个复杂的双小行星系统中由撞击产生的”碎片的动态演变。