▲ 2020 CD3 的真彩色合成圖像
北京時(shí)間 11 月 26 日消息，在歷史上，天文學(xué)家第二次發(fā)現(xiàn)了一顆圍繞地球運(yùn)行的天然 “迷你月球”。2020 年 2 月 15 日，小行星和彗星獵人卡斯珀 · 維茲喬斯（Kacper Werizchos）和天文學(xué)家西奧多 · 普魯因（Teddy Pruyne）利用卡特林那巡天系統(tǒng)（Catalina Sky Survey）的數(shù)據(jù)首次發(fā)現(xiàn)了這顆地球的臨時(shí)衛(wèi)星，后來命名為 “2020 CD3”（簡(jiǎn)稱 CD3）。在 CD3 的軌道被確定為以地球?yàn)橹行闹?，英?guó)貝爾法斯特女王大學(xué)的博士后研究者格里戈里 · 費(fèi)多雷茨（Grigori Fedorets）就召集了一支由世界各地 23 名天文學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)，對(duì)該物體進(jìn)行仔細(xì)觀測(cè)，以確定其真正身份?；谠搱F(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)，2020 年 11 月 24 日發(fā)表在《天文學(xué)雜志》上的一篇論文對(duì)這顆 “迷你月球”進(jìn)行了描述。
鑒定過程如此謹(jǐn)慎的主要原因之一，是天文學(xué)家曾經(jīng)被愚弄過。以往在月球任務(wù)中使用的上面級(jí)火箭助推器曾被誤認(rèn)為是小行星。美國(guó)的阿波羅 12 號(hào)任務(wù)和中國(guó)的嫦娥 2 號(hào)都在太空中留下了火箭上面級(jí)，并且都曾一度被視為 “迷你月球”。另一個(gè)將人造物體誤認(rèn)為小行星的滑稽案例是歐洲空間局傳奇的羅塞塔號(hào)飛船。在 2007 年飛掠地球期間，卡特林那巡天系統(tǒng)曾短暫地將其認(rèn)為是一顆小行星，并臨時(shí)命名為 “2007 VN84”。一艘注定要探訪彗星的宇宙飛船被誤認(rèn)為是一顆小行星，實(shí)在是一件非常有趣的事情。
▲ 羅塞塔號(hào)及其著陸器 “菲萊”號(hào)在 67P / 丘留莫夫 - 格拉西緬科彗星上著陸。在接近彗星之前飛掠地球時(shí)，該飛船被誤認(rèn)為是一顆小行星
那么，CD3 又是什么樣子的？天文學(xué)家如何確定它不是與人類有關(guān)的太空碎片？與所有太陽系的物體一樣，“迷你月球”也會(huì)受到來自太陽風(fēng)和太陽輻射的輕微壓力，而這種效應(yīng)與物體的表面積成正比。通過測(cè)量物體的大小，并觀察其軌道與僅由重力影響所預(yù)測(cè)的偏離程度，天文學(xué)家就可以獲得關(guān)于目標(biāo)的有用信息。
當(dāng)被問及這個(gè)問題時(shí)，論文的第一作者格里戈里 · 費(fèi)多雷茨回答道：“我們比較了物體的表面積和質(zhì)量。對(duì)于空心的火箭助推器，其表面積與質(zhì)量的比值要高得多?！绷硪环N了解 CD3 性質(zhì)的方法是，太陽對(duì)其軌道的影響小于對(duì)任何人造物體的影響，這使得天文學(xué)家確定該物體為固體?，F(xiàn)在認(rèn)為，這個(gè)物體是由某種硅酸鹽構(gòu)成的。正如天文學(xué)家所預(yù)期的，它本質(zhì)上是一塊太空巖石。
▲ 阿波羅 17 號(hào)任務(wù)留下的土星一號(hào)火箭上面級(jí) “S-IVB”，和阿波羅 12 號(hào)的火箭上面級(jí)一樣也曾被誤認(rèn)為是小行星。這些上面級(jí)的中空特性意味著它們更容易受到太陽的輻射壓力
那么，地球的這個(gè)新鄰居有多大？有什么需要擔(dān)心的嗎？如果 “迷你月球”與地球相撞會(huì)發(fā)生什么？當(dāng)一塊太空巖石出現(xiàn)在地球附近時(shí)，這些可怕的問題似乎會(huì)不可避免地出現(xiàn)。對(duì)此格里戈里 · 費(fèi)多雷茨回答道：“這個(gè)極其微小的‘迷你月球’直徑只有一到兩米。如果撞上地球，它會(huì)在大氣層中燃燒掉…… 一般來說，這樣的‘迷你月球’都非常小?！?/p>
另一個(gè)可以放心的原因是，CD3 已經(jīng)離開了地月系統(tǒng)。通過反向計(jì)算該物體在時(shí)間上的路徑，天文學(xué)家了解到它一開始就是一顆 “迷你月球”?！八窃陔x開地月系統(tǒng)時(shí)被發(fā)現(xiàn)的。在它離開之前，已經(jīng)被地球捕獲了約 2.7 年，”費(fèi)多雷茨解釋道，這實(shí)際上是一段相當(dāng)長(zhǎng)的捕獲時(shí)間，“根據(jù)我們的模擬，一顆‘迷你月球’的平均捕獲時(shí)間只有大約 9 個(gè)月…… 因此，它比我們預(yù)期的捕獲時(shí)間長(zhǎng)得多?！?/p>
▲ 2020 CD3 運(yùn)行路徑的示意動(dòng)畫
CD3 不僅停留的時(shí)間比預(yù)期的長(zhǎng)，其旋轉(zhuǎn)的速度也比大多數(shù)模擬的 “迷你月球”更慢，大約每三分鐘旋轉(zhuǎn)一次。與行星這樣巨大的物體相比，這一速度可能看起來很快，但考慮到這個(gè)物體的微小體積，可以說相當(dāng) “悠閑”了。
CD3 是天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)的第二個(gè)天然 “迷你月球”，第一個(gè)是 “2006 RH120”，在 14 年前被發(fā)現(xiàn)。這也是一顆直徑大約 5 米的近地小行星，在 2006 年 9 月到 2007 年 7 月逗留在地球軌道上，并在 2008 年 2 月 18 日有了現(xiàn)有的名稱 “6R10DB9”，這也是卡特林那巡天系統(tǒng)的內(nèi)部辨識(shí)名稱。
▲ 將三張不同顏色的長(zhǎng)曝光圖片疊加在一起，得到一張 2020 CD3 的真彩色合成圖像。圖中的條紋是靜止的恒星，由于追蹤 “迷你月球”的運(yùn)動(dòng)而逐漸隱去
即將投入使用的薇拉 · 魯賓天文臺(tái)（Vera Rubin Observatory）將會(huì)大大加快發(fā)現(xiàn) “迷你月球”的速度。該天文臺(tái)主體是一個(gè)正在建設(shè)中的廣視野巡天反射望遠(yuǎn)鏡，帶有 8.4 米主鏡。費(fèi)多雷茨認(rèn)為，這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡將會(huì)發(fā)現(xiàn)更多的臨時(shí)衛(wèi)星，“在最好的情況下，我們希望每?jī)扇齻€(gè)月就能找到一顆?！睋?jù)預(yù)計(jì)，薇拉 · 魯賓天文臺(tái)將在 2021 年有科學(xué)第一光，并在 2022 年 1 月開始為期十年的全面運(yùn)行調(diào)查。屆時(shí)，我們很有可能進(jìn)入 “迷你月球”天文學(xué)的新時(shí)代（其他類似規(guī)模的天文臺(tái)也將帶來無數(shù)驚人的發(fā)現(xiàn)）。
▲ 2017 年正在建設(shè)的薇拉 · 魯賓天文臺(tái)，當(dāng)時(shí)還被稱為大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡（LSST）
像 CD3 這樣的天體尤其吸引天文學(xué)家。與地球表面經(jīng)歷各種風(fēng)化和地質(zhì)作用的礦物不同，這些小行星上的物質(zhì)是非常原始的?！八鼈兒刑栂抵凶罟爬系奈镔|(zhì)，對(duì)它們的詳細(xì)研究可以告訴我們太陽系是如何誕生和形成的?！辟M(fèi)多雷茨說，“對(duì)天文學(xué)家來說，發(fā)現(xiàn)這樣的物體將是非常罕見的獎(jiǎng)賞…… 如果有一天能探訪這些物體，那將會(huì)是無比令人興奮的事情。我們可以用儀器觸碰并采集樣品，以了解更多關(guān)于太陽系的信息…… 我們對(duì)這些大小約為 10 米的物體了解很少。它們很少被研究，因?yàn)楹茈y被發(fā)現(xiàn)。”
在媒體新聞中，我們經(jīng)常會(huì)看到暗物質(zhì)、引力波、黑洞、超新星和系外行星（更不用提載人和無人駕駛的宇宙飛船了）等方面的非凡發(fā)現(xiàn)，這些精彩的故事激勵(lì)著許多人：我們生活在一個(gè)天文學(xué)的黃金時(shí)代。但我們也不應(yīng)該忽視像 CD3 這樣微小且近距離的物體，這塊沙發(fā)大小的太空巖石可能很小，但對(duì)它及類似物體的研究卻有著重大的意義。
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