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在太空中经历了长达10个月的飞行后，美国航空航天局（NASA）的双小行星重定向测试（Double Asteroid Redirection Test，DART）任务成功撞上了它的目标小行星，这是全球首次行星防御技术的演示，也是NASA首次尝试在太空中对小行星的运行进行偏转。

美国东部时间2022年9月26日晚7:14（北京时间9月27日早晨7:14），美国约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University）应用物理实验室（Applied Physics Laboratory，APL）的任务控制中心宣布DART任务撞击成功。 

作为NASA整体行星防御战略的一部分，DART对小行星Dimorphos的撞击展示了一种可行的防御技术，可以保护地球免受飞向地球的小行星或彗星的影响，当然前提是我们探测到了这些具有威胁性的天体。

“从本质上讲，DART代表了行星防御一次空前的成功，但它也是一项为全人类带来真正利益的联合任务。”NASA局长比尔·纳尔逊（Bill Nelson）表示，“在NASA研究宇宙和我们地球家园的同时，我们也在努力保护这个家园，而这种国际合作将科幻小说变成了科学现实，展示了一种保护地球的可行方法。”

上图为小行星Didymos（图中左上）和它的小卫星

Dimorphos，大约拍摄于NASA DART航天器撞击前的2分半钟。这张图像由航天器上的DRACO成像仪从920千米外拍摄，是最后一张包含两颗小行星完整视图的图像。Didymos的直径约为780米；Dimorphos长约160米。Didymos和Dimorphos的北面朝向图像的顶部。

DART瞄准了小行星卫星Dimorphos，这是一颗直径只有大约160米的小型天体，它绕着一颗更大的、直径约780米的小行星运行，这颗小行星名为Didymos。这两颗小行星都不会对地球构成威胁。

这项任务的单程旅行证实了：NASA可以成功地对航天器进行导航，引导它有意与小行星相撞以使其发生偏转，这种技术被称为动能撞击（kinetic impact）。

现在，研究团队将使用地面望远镜对Dimorphos进行观察，以确认DART的撞击的确让小行星围绕Didymos的轨道发生了改变。研究人员预计，这次撞击会将Dimorphos的运行轨道缩短约1%，即减少大约10分钟的运行周期。对小行星偏转程度的精确测量是整体测试的主要目的之一。

DART航天器在撞击前11秒“看到”的小行星卫星Dimorphos。DART搭载的DRACO成像仪从68千米外拍下了这张图像。这张图像是最后一张在视野中包含整个Dimorphos的图像。Dimorphos长约为160米，其北面朝向图像的顶部。

“行星防御是一项全球共同的努力，它影响着地球上的每一个人。”美国华盛顿NASA总部科学任务理事会（Science Mission Directorate）副主任托马斯·齐布亨（Thomas Zurbuchen）说道，“现在我们知道，我们可以让航天器精确瞄准，精确到甚至可以撞上太空中一个很小的天体。我们只须要让小行星的速度稍作变化，就可以显著改变它的行进路径。”

航天器上携带的唯一的仪器，是用于光学导航的Didymos侦察与小行星相机（Didymos Reconnaissance and Asteroid Camera for Optical navigation，DRACO）。DART对两颗小行星的识别和区分，将依赖一个复杂的制导、导航和控制系统与一种被称为“小天体机动自主实时导航”（Small-body Maneuvering Autonomous Real Time Navigation，SMART Nav）的算法的协同工作，成功识别和区分后，系统将航天器引导至体积较小的Dimorphos。

在这些系统的引导下，这架质量约570千克的箱形航天器穿过了太空中最后的9万千米，最终驶向Dimorphos并以大约22 530千米每小时的速度撞击它，以稍微减慢小行星的轨道速度。在撞击前几秒，航天器通过DRACO拍到的最终图像以特写细节展示了Dimorphos的表面情况。

小行星卫星Dimorphos的最后一张完整图像，由DRACO成像仪在NASA的DART任务中拍摄，拍摄位置距离小行星约12千米，时间为撞击前2秒。这张图像显示了小行星Dimorphos一片31米宽的区域。Dimorphos的北面朝向图像的顶部。

在撞击前15天，由意大利航天局（Italian Space Agency，ASI）提供的DART同行立方星，轻型意大利小行星成像立方星（Light Italian Cubesat for Imaging of Asteroids，LICIACube），从航天器上投放进入太空，用于拍摄DART的撞击过程以及由此产生的喷射物质云的图像。LICIACube的图像将与DRACO返回的图像一起，为我们提供碰撞影响的直观视图，帮助研究人员更好地描述动能撞击在偏转小行星时的有效性。由于没有携带大型天线，LICIACube拍摄的图像将在接下来的几周内一张一张地传回地球。

“DART的成功是一种重要的补充，让我们保护地球免受小行星毁灭性撞击所必须拥有的基本方法又多了一项。”NASA行星防御官员林德利·约翰逊（Lindley Johnson）说道，“这表明我们在面对这种类型的自然灾害时，不再是手无寸铁。再加上我们的下一个行星防御任务，DART的继任者，能加速搜寻剩余危险小行星群体的近地天体勘测者 [Near-Earth Object (NEO) Surveyor] 项目，当那一天真正来临时，我们将能拯救地球。”

由于这两颗小行星在距离地球约1100万千米的范围内，一支国际团队正在使用位于全球各地和太空之中的数十台望远镜，对这一小行星系统进行观察。在接下来的几周时间里，他们将对产生的喷射物进行描述，并精确测量Dimorphos的轨道变化，以确定DART使小行星发生偏转的有效程度。相关结果将有助于科学计算机模型的验证和改进，对于预测该技术作为小行星偏转的可靠方式的有效性来说，这一点至关重要。

DART在撞击前对小行星卫星Dimorphos的最后一瞥。航天器上的DRACO成像仪在距离小行星约6千米处拍摄了这张最终图像，距离撞击只剩最后1秒。DART的撞击发生在图像传输到地球的过程中，导致我们只接收到了这张不完整的图像。这张图像显示了一片16米宽的小行星区域。Dimorphos的北面朝向图像的顶部。

“这项史无前例的任务需要令人难以置信的准备和精确度，任务团队在所有方面都超出了预期。”约翰·霍普金斯应用物理实验室主任拉尔夫·塞梅尔（Ralph Semmel）说道，“除了技术演示真正令人兴奋的成功之外，基于DART的技术功能有朝一日是可以用来改变小行星航向的，从而做到保护我们的星球，同时保护地球上所有的生命。”

大约四年后，欧洲航天局（European Space Agency，ESA）的“赫拉”（Hera）任务将对这两颗小行星进行详细的调查，特别是DART撞击留下的陨石坑情况，并对Dimorphos的质量进行精确测定。

DART任务是NASA行星任务计划办公室（Planetary Missions Program Office）的一个项目，由约翰·霍普金斯应用物理实验室负责为NASA行星防御协调办公室（Planetary Defense Coordination Office）管理。

在被撞击两天后，小行星 Dimorphos 出现了一条延伸一万公里的碎片尾巴。

北京时间 9 月 27 日，DART 瞄准了一颗直径只有 160 米的小行星的卫星 Dimorphos，是人类尝试免受小行星撞击的第一次真正测试。

在撞击的两天后，位于智利 4.1 米口径的 SOAR 望远镜拍摄下了一张令人惊叹的图片。

在图像中，这颗小行星出现了一条碎片尾巴，有爱好者戏称这是“人造彗星”。

通过观察这些碎片，可以让科学家更好地确定小行星表面的性质。这些资讯最终能利用于后续的行星防御模拟等领域。

在 27 日刚撞击时，小行星的周围形成了“云”状的抛射物，随着时间的推移，加之太阳的影响下，形成了类似尾巴的结构，就像彗星从太阳系外围接近太阳时的彗尾一样。

根据天文学家的估计，这个尾巴长约 10000 公里，与之对照的是，在撞击之前，科学家估计小行星本身大约宽 160 米。

包括 SOAR 在内的望远镜将持续观察 DART 撞击的后果，收集有助于研究人员评估改变小行星轨道的成功程度。

美国国家航空航天局（NASA）在上个月实施了“双小行星重定向测试”（DART），使用航天器撞击距离地球1100万公里远的一颗小行星，首次尝试通过动能撞击偏转小行星轨道。在经过半个多月的观测之后，科学家终于确定这次任务取得了成功。

据NASA网站当地时间10月11日消息，过去两周的观测数据表明，DART航天器成功改变了目标小行星“迪莫弗斯”（Dimorphos）的轨道，使其轨道周期缩短了32分钟。NASA称，这是人类首次有意识地改变天体运动，全面验证了小行星偏转技术。

NASA网站声明截图

“迪莫弗斯”是一颗直径160米的小行星，它围绕另一颗直径达780米的小行星“迪迪莫斯”（Didymos）旋转。作为NASA首次“行星防御任务”的试验目标，美国DART航天器在9月26日撞击了“迪莫弗斯”。

NASA调查小组的观测结果显示，在撞击发生之前，“迪莫弗斯”大约每11小时55分绕“迪迪莫斯”运行一周。但在撞击之后，“迪莫弗斯”的轨道周期变成了11小时23分钟，比原先减少了32分钟。这一测量结果的精度具有大约正负2分钟的误差。

根据NASA的衡量标准，DART任务取得成功的最低要求是使目标小行星的轨道周期改变73秒，这意味着该任务的实际成果达到了最低基准的25倍以上。

美国哈勃太空望远镜10月8日拍摄的“迪莫弗斯”图像 图自NASA网站

DART任务协调负责人、美国约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室专家南希·查博特（Nancy Chabot）表示，DART任务提供了大量关于小行星性质和动能撞击有效性的数据，“任务团队正在继续研究这一丰富的数据集，以充分理解首次小行星偏转测试的过程。”

NASA行星科学部主任洛里·格莱兹（Lori Glaze）表示，当前的观测结果是了解DART航天器撞击影响的重要一步，新数据有助于天文学家更好地评估如何通过类似技术偏转小行星轨道，从而保护地球免受小行星撞击。

NASA局长比尔·纳尔逊则称这是“行星防御任务的分水岭时刻”，“我们所有人都有责任保护我们的星球，毕竟这是我们唯一的家园……这项任务表明，NASA正在努力为宇宙抛给我们的任何事情做准备。”

9月26日，意大利航天局LICIACube立方星拍摄的撞击后图像 图自NASA网站

声明称，调查小组会继续利用各地的观测设施，通过频繁的观察提高轨道周期的测量精度。NASA天文学家将研究DART航天器和意大利LICIACube立方星拍摄的“迪莫弗斯”小行星图像，从而更精确地估测小行星的质量和形状。

欧洲航天局还计划2024年启动一项名为“赫拉”（Hera）的探测任务，向“迪莫弗斯”和“迪迪莫斯”小行星系统发射新的探测器。该探测器预计会在2026年抵达目标，进一步观察“迪莫弗斯”上的DART航天器撞击坑，并尝试精确测量该小行星的质量。

“赫拉”将调查小行星碰撞后的“犯罪现场”

近日，美国航天局的双小行星改道测试（DART）指挥一艘汽车大小的航天器与小行星卫星“孪小星”相撞，希望能略微改变它的轨道——这是人们首次尝试这种操作。虽然孪小星距离地球1100万公里，不会对地球构成威胁，但这项任务是一次测试，以防有朝一日我们真的需要让一颗小行星偏离方向。

世界各地的天文学家观看了DART的撞击，密切关注它的影响，以确定该任务是否通过了测试。随后，欧洲空间局以古希腊天后赫拉命名的“赫拉”任务，将跟随它的脚步，前往现场进行调查，并揭开这些具有潜在破坏性的太空岩石的秘密。

双小行星改道测试（DART）计划

“赫拉”号航天器计划于2024年10月发射，目标在2026年到达孪小星，测量DART对这颗小行星的确切影响。赫拉任务的首席研究员Patrick Michel说：“小行星不是无聊的太空岩石——它们超级令人兴奋，因为它们在大小、形状和组成方面具有极大的多样性。而且，由于它们的重力比地球低，那里的物质可能会表现得与预期完全不同。”例如，2019年一个日本探测器在龙宫小行星表面附近投掷了一枚小型炸药，预期它会形成一个2到3米的陨石坑。然而，它炸出了一个50米的大洞。

Michel说，了解DART的影响不仅对行星防御很重要，对了解太阳系的历史也很重要，因为大多数宇宙天体都是通过碰撞形成的。这就是为什么DART和赫拉不仅可以“照亮未来”，也可以“照亮”过去的地方。

土星消失的卫星制造了星环

环绕土星赤道旋转的土星环是土星倾斜旋转的确凿证据。天文学家一直怀疑这种倾斜来自于它与邻居海王星的引力相互作用。因为土星的倾斜进动，它就像一个旋转的陀螺，其速度几乎与海王星的轨道相同。但麻省理工学院等地天文学家进行的一项新的建模研究发现，虽然这两颗行星可能曾经是同步的，但土星后来摆脱了海王星的牵引。是什么导致了这种变化？该团队有一个经过严格检验的假设：一颗失踪的卫星。

图片来自CC0 Public Domain

发表在《科学》杂志上的一项研究中，该团队提出，如今拥有83颗卫星的土星曾经至少有一颗多出的卫星，它被命名为“蝶蛹”（Chrysalis）。研究人员认为，蝶蛹和它的兄弟姐妹们一起绕土星运行了数十亿年，以一种保持其倾斜度或“斜度”与海王星共振的方式拉扯着这颗行星。

但是，据研究小组估计，大约在1.6亿年前，蝶蛹变得不稳定，并在一次擦肩而过的运行中因为离行星太近而消失。研究人员推测，虽然蝶蛹的大部分碎片可能与土星产生了碰撞，但它的一小部分碎片可能仍然悬浮在轨道上，最终破碎成小冰块，形成土星的标志性光环。失去这颗卫星足以使土星脱离海王星的控制，使它保持现在的倾斜度。

因此，这颗失踪的卫星可以解释两个长期以来的谜团：土星现在的倾斜程度和土星环的年龄。此前，土星环的年龄估计约为1亿年，比土星本身年轻得多。麻省理工学院行星科学教授、这项新研究的主要作者Jack Wisdom说：“就像蝴蝶的蛹一样，这颗卫星长期处于休眠状态，然后突然变得活跃起来，星环也随之出现。”

地球气候科学到宜居系外行星

一个国际团队正在利用从地球气候科学中获得的经验和技术，为建立围绕遥远恒星运行的行星大气层的强大模型铺平道路，从而帮助寻找潜在的宜居系外行星。至关重要的是，该团队认为，这项研究还可以增强我们对地球未来气候的基本理解和预测。

最近发射的詹姆斯·韦布太空望远镜（JWST）和即将发射或建成的望远镜，如欧洲特大望远镜（E-ELT）、30米望远镜（TMT）或巨麦哲伦望远镜（GMT）可能很快就能描述围绕红矮星（比太阳更冷更小的恒星）运行的岩质系外行星的大气特征。然而，如果没有强大的模型来指导并解释这些观测，我们将无法释放这些观测站的全部潜力。

GCM的ASR图

近年来，科学家们改进了模型，试图重现和理解当前与地球上人为气候变化相关的变暖趋势。一个关键的方法是用多个大气环流模型（GCMs）来模拟气候，并通过模型比对项目（或称MIPs）进行对比，这对我们了解地球的气候至关重要。

埃克塞特大学的博士后研究员Sergeev博士说：“多模型相互比较是现代气候科学的支柱之一，也是国际合作的一个成功案例。它们对于我们理解过去、现在和未来的气候过程是很有帮助的。通过将这些比较引入系外行星研究，我们最终可以提高解释望远镜观测结果的能力。”

这个关键的新项目被称为THAI（TRAPPIST-1宜居大气层相互比较），重点关注一颗被确认为地球大小、名为TRAPPIST-1e的系外行星。它的宿主星是红矮星TRAPPIST-1，距离地球约40光年。至关重要的是，由于这颗行星的轨道位于TRAPPIST-1的宜居带内，它可能具有适宜液态水存在的温和气候。

该团队认为，THAI不仅将为潜在可居住的遥远世界的强大建模铺平道路，而且还将我们寻找地球以外生命的努力与我们自己的气候变化研究联系起来。相关研究已发表在The Planetary Science Journal上。

火星岩石里的生命痕迹

美国航天局的“毅力”号火星探测器探测到了迄今为止浓度最高的有机分子，这是一个潜在的古代微生物的信号，科学家们渴望在岩石样本最终被带到地球时加以确认。

虽然以前在这颗红色星球上也发现过有机物，但这次的新发现被认为是特别有希望的，因为它来自一个沉淀物和盐分沉积到湖泊的地区——这是生命可能产生的条件。科学家David Shuster说：“公平地说，这些是迄今为止收集到的最有价值的岩石样本。”有机分子——主要由碳构成的化合物，通常包括氢和氧，但有时也包括其他元素——并不总是由生物过程产生的。进一步的分析和结论将不得不等待2033年的火星样本返回任务。

“野猫岭”岩石上被取的两个样本。

绰号为“珀西”的火星探测器于2021年2月登陆火星的耶泽罗陨击坑，其任务是保存可能含有古代生命迹象的样本，并描述火星的地质和过去的气候特征。它正在探索的三角洲形成于35亿年前。珀西目前正在那里调查沉积岩，这些沉积岩是由不同大小的颗粒在当时的水环境中沉降而成的。珀西从一块名为“野猫岭”、宽约1米的岩石上取了两个样本，并在7月20日打磨了它的表面，以便分析。结果显示了一类被称为芳烃的有机分子，它们在生物化学中起着关键作用。

美国航天局天体生物学家Sunanda Sharma说：“这是一场寻找另一颗行星上潜在生命迹象的寻宝行动。有机物质是一条线索，而且我们得到的线索越来越强......我个人认为这些结果非常令人感动，因为它让我们感到自己处在一个非常关键的时刻，在正确的地方用了正确的工具。”

此前也曾出现过火星上可能存在生命的其他诱人线索，“毅力”号的前身“好奇号”就多次探测到甲烷。虽然甲烷是地球上微生物的副产品，但它也可以由没有生物参与的地热反应产生。

银河系中的神秘涟漪

银河系里包含1000亿到4000亿颗恒星。天文学家认为，这个星系诞生于136亿年前，从一个由氢和氦组成的旋转气体云中诞生。经过数十亿年后，这些气体聚集在一个旋转的圆盘中，在那里形成了恒星，如我们的太阳。利用盖亚空间望远镜的数据，瑞典隆德大学一研究小组表明，银河系外盘的大部分地区在振动。这些波纹是由一个矮星系引起的——我们现在看到的是人马座，它在数亿年前经过时为我们的银河系带来了这种现象。

在Monthly Notices of the Royal Astronomical Society上发表的一项新研究中，研究小组展示了对银河系星系圆盘外围区域恒星的发现。领导这项研究的隆德天文台天文学研究员Paul McMillan解释说：“我们认为，这些恒星以不同的速度摇摆和上下移动。当矮星系人马座经过银河系时，它在我们的星系中产生了波动，有点像一块石头掉进池塘里。”

图片来自CC0 Public Domain。

通过使用盖亚空间望远镜的数据，研究小组能够研究比以前更大的银河系圆盘区域。通过测量圆盘不同部分的波纹强度，研究人员已经开始拼凑出一副复杂拼图，为人马座的历史和围绕太阳系的轨道提供线索。Paul McMillan说：“目前，人马座正在慢慢地被撕裂，但是在10—20亿年前，它的体积明显更大，可能是银河系圆盘质量的20%左右。”

研究人员对利用盖亚的数据可以研究银河系的范围感到惊讶。迄今为止，这个自2013年开始运行的望远镜已经测量了大约20亿颗恒星在天空中的运动，以及3300万颗恒星朝向或远离我们的运动。“有了这个新发现，我们可以像地质学家从穿越地球的地震波中得出关于地球结构的结论一样研究银河系。这种类型的‘星系地震学’将教会我们很多关于太阳系及其演化的知识，”Paul McMillan总结道。

太阳的历史写在月亮上

如果你想了解太阳的历史，那就看看月亮吧——科学家希望利用未来的阿耳忒弥斯登月计划来帮助了解太阳的生命历史。

太阳一直影响着太阳系中的所有天体。我们不仅从太阳那里接收光和热，还不断受到高能粒子和太阳风的影响。过去的45亿年里，这些事情每天都在发生。然而，在地球这样的行星上，太阳对我们的影响已经成为了古老的历史。风的风化、水的侵蚀，以及板块构造的不断循环，使太阳可能对地球地壳所做的任何改变要么被抹除，要么被埋在地幔深处。但最近发表的一篇“新白皮书”指出，“死亡世界”是更好的记录者。既然月球是离我们最近的“死亡世界”，也是阿耳忒弥斯系列任务的目标，那么我们应该去那里看看。

图片来自Pixabay/CC0 Public Domain。

诚然，自月球最初形成以来，它的表面有过一些活动，比如熔岩流、小行星和彗星的撞击。但白皮书指出，这些活动实际上带来了帮助而不是阻碍。熔岩流可以封住月球表面的大部分区域，使其无法与太阳进一步产生相互作用。如果我们能深入到熔岩流之下，我们就能了解到熔岩流之前的太阳历史。虽然撞击会把物体混合在一起，但它们也会暴露出更深的表层，让我们更容易接触到它们。

研究人员概述了我们可以从月球样本中测量的几个关键量，以及它们与太阳活动的联系。例如，我们可以看一个样本暴露在宇宙射线下的时间，并利用它来模拟过去几十亿年里来自太阳的宇宙射线的产生速度。随着时间推移，月壤会慢慢转变为角砾岩，这一过程会随着太阳辐射量的变化而变化。通过比较不同深度和位置的不同样品，我们可以了解太阳的变化。根据这份白皮书，月球是太阳系中观测太阳古老历史最容易获得的位置。简单地说，月球是一个太阳时间胶囊。

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