小行星2016 HO3:为什么天问二号探测器选择访问这颗小行星

我国首个小行星探测器——天问二号即将要奔赴遥远的太空,这一次它的主要任务是去拜访小行星2016 HO3以及彗星311P,并对2016 HO3采样待会地球来研究。那么小行星2016 HO3到底有何特殊之处,值得我们将第一次小行星探索任务定在它身上呢?

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天问二号将会在小行星2016 HO3上着陆并采样返回地球
天问二号将会在小行星2016 HO3上着陆并采样返回地球

小行星2016 HO3也叫做469219Kamoʻoalewa,它其实非常小,直径只有40~100米,和足球场的大小差不多,在太阳系中这样的小行星数量极多,但是小行星2016 HO3的特殊之处在于,它其实是地球的准卫星

我们都知道的常识是月球是地球唯一的天然卫星,但是在不同的时间内,其实有一些小行星也会受到地球引力的影响,从而短暂的成为地球的卫星。

目前小行星2016 HO3地球存在1:1轨道共振,它到太阳的距离为0.9~1.1个天文单位,公转周期约365.4天,与地球几乎同步,使其成为人类发现的第一颗地球准卫星。这种共振使其与地球保持着周期性的距离变化,最近约1400万公里,最远达4000万公里,且稳定运行了至少一个世纪。

当然,实际上小行星2016 HO3并不是真的在围绕地球旋转,而是在日地系统的拉格朗日点附近“振荡”,呈现出类似卫星的视觉效果。这种运动模式使其被称为地球的“小月亮”。准确点讲,它的轨道位于L1和L2拉格朗日点以及L4和L5拉格朗日点之间的马蹄形轨道上。这个轨道和地球轨道之间最近的交点距离只有0.031天文单位(460万公里)。这里需要注意下,并不是说小行星2016 HO3到地球的最小距离是460万公里,而是说它的轨道到地球轨道的最小距离是这么大。2016 HO3的轨道倾角为7.8°,偏心率为0.1026,这使得其轨道与地球轨道存在一定夹角和椭圆度。即使轨道交点在理论上可能接近地球,实际运行中由于轨道相位不同,两者不会在交点处同时出现。

小行星2016 HO3的轨道
小行星2016 HO3的轨道

从太阳的角度看,小行星2016 HO3是围绕太阳不断的公转,轨道和地球类似;而从地球的角度看,小行星2016 HO3则也在绕着地球公转,大约45年左右会绕地球转一圈。而且这颗小行星还会保持“绕地球”公转30万~50万年时间。

说完了小行星2016 HO3的独特轨道后,我们就来讲讲它自身的一些有趣的事情。前面说了,这颗小行星很小,和足球场差不多大,但是它的自转周期很快,每隔28分钟就能自转一圈,是太阳系中自转最快的天体之一。不过因为它实在是太小了,质量大约只有大概十几万吨,其表面引力只有地球引力的百万分之一。

光谱分析发现这颗小行星的成分与月球岩石相似,可能含有金属和硅酸盐矿物,推测为S型(硅质)小行星。密度约为2.7克/立方厘米,与月球岩石接近,反射率低(约0.1-0.15),表面温度变化剧烈。

小行星2016 HO3:为什么天问二号探测器选择访问这颗小行星

所以有一些科学家认为小行星2016 HO3起源于月球,清华大学团队通过轨道模拟和光谱对比,提出 2016 HO3 可能源自月球背面的布鲁诺撞击坑。约 1000 万年前,一颗直径约 2 公里的陨石撞击月球,溅射的碎片经长期轨道演化后进入当前的准卫星轨道。

正是因为小行星2016 HO3如此的特殊,所以我国第一次小行星探索就将目标锁定在它身上,届时天问二号探测器将会面对微弱引力下的附着采样、极端温度变化及快速自转环境的挑战,最终完成采样任务并返回地球。

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