自 NASA 证明自己能够成功偏转小行星以来，近三年的时间里，我们对这些太空岩石有了很多了解。2022 年 9 月的碰撞，一艘航天器撞击小行星卫星 Dimorphos，彻底改变了这颗太空岩石的轨道。然而，这项开创性的测试也表明，撞击小行星会引发一场巨石的弹雨。由此产生的岩石碎片携带的动量是撞击 Dimorphos 的航天器动量的三倍多。根据本月发表在《行星科学杂志》上的一项研究，弹射出的巨石产生了意想不到方向的力，这可能会使其他偏转小行星的尝试复杂化。
“我们成功地偏转了一颗小行星，使其脱离了轨道，”该研究的合著者、马里兰大学天文学家托尼·法恩汉姆（Tony Farnham）在一份声明中说。“我们的研究表明，虽然 DART 航天器的直接撞击造成了这种变化，但弹射出的巨石提供了几乎同样大的额外推力。这个额外的因素改变了我们在规划此类任务时需要考虑的物理学。”
该团队使用了由小型意大利航天器 LICIACube 拍摄的图像，该航天器观测了 DART 撞击后的情况。他们追踪了 104 块半径从 0.2 米到 3.6 米（约合半英尺到 11 英尺）不等的巨石，它们以高达每秒 52 米（每小时 116 英里）的速度从 Dimorphos 飞离太空。利用这些图像，天文学家确定了弹射岩石的三维位置和速度。
“我们看到巨石并不是随机散落在太空中的，”法恩汉姆说。“相反，它们聚集在两个相当明显的分组中，其他地方则没有物质，这意味着这里有什么未知的东西在起作用。”
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他们研究的最大的碎片簇包含研究中测量的物体的大约 70%。它以高速度和浅角度被弹射到小行星的南面。作者认为，这些弹射出的巨石可能来自特定的来源。一个来源可能是 Dimorphos 上较大的巨石，这些巨石在汽车大小的航天器主体撞击其表面前的几秒钟内被 DART 的太阳能电池板粉碎了。
“DART 的太阳能电池板很可能撞击了小行星上的两块大巨石，分别称为 Atabaque 和 Bodhran，”该研究的合著者、天文学家杰西卡·桑沙恩（Jessica Sunshine）补充说。“证据表明，南部的弹射物质簇可能由 Atabaque 的碎片组成，Atabaque 是一块半径 3.3 米的巨石。”
桑沙恩曾担任 NASA 探测彗星 P/Tempel 1 表面的“深度撞击”（Deep Impact）任务的副首席研究员。她将 DART 的结果与“深度撞击”进行了比较，指出太空岩石的表面特征和目标成分从根本上影响了撞击结果。
“‘深度撞击’撞击的表面基本上是非常小的、均匀的颗粒，所以它的喷射物相对光滑和连续，”桑沙恩解释说。“而在这里，我们看到 DART 撞击的表面是多岩石的，并且布满了大块巨石，导致其喷射物模式呈现出混乱和丝状结构。并排比较这两个任务，使我们能够深入了解不同类型的天体如何应对撞击，这对于确保行星防御任务的成功至关重要。”
此外，DART 撞击弹射出的巨石所产生的动量大部分垂直于航天器的轨迹。这表明它可能将 Dimorphos 的轨道平面倾斜了多达一度——可能使其翻滚到太空中。了解这些巨石碎片的影响将是欧洲空间局的 Hera 任务的关键，该任务将于 2026 年抵达 Didymos-Dimorphos 系统。
“LICIACube 收集的数据为撞击事件提供了更多视角，特别是考虑到 DART 最初的设计仅依赖于地面观测，”法恩汉姆说。“Hera 将通过提供对撞击后果的另一个直接视角来做同样的事情，它将依赖于我们使用 DART 收集的数据所做的预测。”
法恩汉姆指出，LICIACube 提供的这些视角和近距离图像为 DART 团队提供了至关重要的信息，而这些信息是从地球上无法探测到的，其中包括关于小行星巨石本身的数据。这项新研究表明，在规划未来的小行星偏转任务时，考虑所有这些变量的重要性。
“如果一颗小行星正在向我们翻滚，而我们知道必须将其移动特定的量以防止其撞击地球，那么所有这些细微之处都变得非常非常重要，”桑沙恩补充道。“你可以把它想象成一场宇宙台球比赛。如果我们不考虑所有变量，我们可能会错过目标。”
