它不会是一个典型的航
总有一天,菜叶说说,也许会有一艘宇宙飞船等待被召唤到发射台,即使它的建造者祈祷它永远不会飞。
它不会是一个典型的航天器,配备了尽可能多的工程师可以塞进去的高科技仪器,它也不会被设计成能够揭开一个科学之谜。
取而代之的是,它将被分配一项更加严峻的任务:偏转一颗正在撞击地球的小行星。
目前没有这样的小行星,尽管科学家们正在追踪 27,000 多块在地球附近空间晃动的岩石。
但他们称之为行星防御领域的专家知道,正是这样的一个物体杀死了大多数恐龙,他们决心确保人类不会遇到同样的命运。
解决方案?轻推任何有威胁的小行星即可避免碰撞。
现在,一艘行星防御航天器在加利福尼亚的范登堡太空部队基地,等待 11 月 24 日早些时候(当地时间 11 月 23 日下旬)的首次发射机会。
该任务,即美国宇航局的双小行星重定向测试或 DART,注定要在太空中度过不到一年的时间,并通过撞击一颗名为 Didymos 的小行星的小卫星进行惊人的退出。
如果一切顺利,它将为行星防御专家提供第一个关于偏转太空岩石的真实数据。
有不止一种方法可以偏转小行星,但 DART 正在测试动能撞击器技术——一种奇特的说法,如果你用足够大的物体以足够快的速度正面撞击一颗绕轨道运行的小行星,小行星的轨道就会改变。
DART 会将其 1,210 磅(550 公斤)的重量全部撞击到一个名为 Dimorphos 的物体上,这是一个围绕其母小行星 Didymos 运行的小卫星。
科学家们认为,系统中的两种岩石都是近地小行星、石质或 S 型小行星中最常见的一种。
在 2,560 英尺(780 米)处,Didymos 大约与一座特别高大的摩天大楼一样宽;
Dimorphos 更像是埃及大金字塔的大小,大约有 530 英尺(160 m)宽。
对于行星防御专家来说,这个大小特别诱人,他们将小行星分为三类。
最大的,超过 3,300 英尺(1,000 米)宽,可能造成最大的破坏,但它们也是最容易找到的。
最小的小行星还不足以造成太大的破坏。
有些甚至无法在穿越地球大气层的跋涉中幸存下来。
中间类别的岩石超过 460 英尺(140 米)但小于 3,300 英尺——这正是行星防御专家所担心的。
这些小行星比最大的小行星更难发现,但如果一颗小行星撞击地球,仍可能造成区域性破坏。
Dimorphos 完美匹配这个尺寸。
DART 团队还想瞄准围绕更大小行星运行的小卫星,而不是围绕太阳运行的小行星。
这种选择部分是为了方便,部分是出于谨慎。
一颗小行星可能每隔几年绕轨道运行一次,而 Dimorphos 每 12 小时左右绕 Didymos 运行一次。
DART 团队预计撞击可能会缩短 10 分钟左右的节奏——这一差异与 12 小时轨道相比更为明显,并且可以更快地计时。
DART 的观测将成为第一个真实世界的数据,这些数据可以被输入到模型中,这些数据会告诉他们航天器有多大,有多快可能足以抵御小行星。
行星防御界的科学家们很快注意到,没有人可以转移未被发现的威胁,地球人的预警时间越长,我们的情况就会越好。
警告时间对于像 DART 的动能撞击器这样的方法至关重要,因为小行星轨道的预期变化相当小,因此小行星需要绕太阳运行几圈才能建立与其原始位置与地球撞击的差异。
Chabot 指出,有了足够的警告,更多的可能性就会出现——比如派遣航天器来侦察威胁并磨练偏转任务。
科学家们只能从地球上了解任何给定的太空岩石:它的轨道、一个模糊的尺寸估计,或者它的形状和成分的模糊概念。
所有这些因素都会影响最佳行星防御任务的设计。
同样的微风可以在土卫六表面激起巨浪,却仅够在地球上泛起涟漪。
Schneck / Ashton et al. 麻省理工学院(MIT)博士生 Una Schneck 等人,近日在《地球物理研究:行星(Journal of Geophysical Research: Planets)》杂志上刊发表了一篇文章,称他们开发了一个名叫“行星波浪(PlanetWaves)”的新模型,可以精确描述地球之外天体表面液体形成的波浪形态。
据称该模型综合考虑了行星的气压和液体的特性,包括其密度、粘度和表面张力——这些参数能够量化波浪在形成过程所受到的阻力——而非仅考虑行星的引力。
研究人员发现,在地球以外的天体表面,波浪的形态和强度可能与地球迥然不同。
仅够地球泛起涟漪的微风,在土星的卫星土卫六(Titan)表面,却能掀起高达3米的巨浪。
同样的微风可以在土卫六表面激起巨浪,却仅够在地球上泛起涟漪。
Schneck / Ashton et al. 研究人员称,人们可能已经习惯了地球上特定的波浪形态,但通过这个模型,我们可以非常直观地看到在不同的液体、不同的大气和不同的引力条件下波浪运动方式的差异,而这种差异很可能会挑战我们的直觉。
土卫六是迄今为止已知地球以外唯一一个表面存在大量液态物质的天体。
但土卫六表面的液体并不是水,而是油性的甲烷、乙烷等碳氢化合物(烃类物质)。
这些物质只在-179℃的极寒环境中才保持液态。
但是迄今为止事实上没有人直接看到过土卫六表面的这些湖泊或海洋,要想知道那里会产生什么样的波浪,只能靠模拟。
研究人员通过模拟发现,由于土卫六的引力仅为地球的14%,其湖泊或海洋中液体的密度较低,且更易流动,因此仅够地球泛起涟漪的微风,也能在那里掀起3米高的巨浪。
所以如果我们站在土卫六的海边,可能会看到这样一幕超现实主义的景象:尽管迎面而来的只是轻柔的微风,海中却已掀起巨大的波浪——更让人感觉诡异的是,这些巨浪却在以非常慢的速度缓缓移动,其推进的速度像是慢镜头。
由此也引出了另一个让人好奇的谜——在地球上,海浪的长期拍打,会对海岸构成严重侵蚀——那么在土卫六上,这些“巨浪”是否也有同样的能力? 如果我们将地球和土卫六进行比较,会发现在地球表面,河流入海口通常有所谓的“三角洲(Delta)”;
但在土卫六上,尽管也有河流和海岸线,却几乎看不到类似三角洲的地貌。
这种差异是否与波浪的差异有关? 了解这种差异,也有助于工程师设计出能够在土卫六湖泊或海洋表面漂浮的探测器。
这样的探测器必须能够承受“当地”海浪的冲击。
此外,尽管火星表面现在已经没有液态水,但在几十亿年前,却并非如此。
通过该模型,研究人员发现, 当时仅需较小的风力,就可在液态水的表面掀起波浪;
而随着火星大气层的逐渐散失,其表面气压和温度下降,在此过程中产生波浪所需的风力也越来越强。
在太阳系以外,行星 LHS 1140b 位于宜居带,它的密度表明其有高达 19% 的含水量。
LHS 1140b 是一颗“超级地球”,其引力比地球强得多。
那里如果有海洋,那么在相同风速下产生的海浪要比地球上小得多。
一个更为奇异的范例可能是 Kepler-1649b——这颗酷热的系外行星,其引力强度与地球相近,且大气环境可能与金星差不多——富含大量硫酸。
如果 Kepler-1649b 表面存在硫酸湖,那么由于硫酸的密度是液态水的两倍,若要在其湖面上掀起硫酸的涟漪,所需的风力要比在地球上强得多。
而巨蟹座 55e(55 Cancri e)表面则可能覆盖着熔岩湖。
熔岩的黏性非常大,与此同时这颗行星的引力也比地球强,所以要在这些熔岩湖表面掀起涟漪,则需要时速近 130 千米的狂风。
土卫六。
NASA / JPL-Caltech 参考 Waves hit different on other planets https://news.mit.edu/2026/waves-hit-different-on-other-planets-0416 Modeling Wind-Driven Waves on Other Planets: Applications to Mars, Titan, and Exoplanets https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2025JE009490