天文學家第二次發現地球的「迷你月球」

北京時間11月26日消息，在歷史上，天文學家第二次發現了一顆圍繞地球運行的天然「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）和天文學家西奧多·普魯因（Teddy Pruyne）利用卡特林那巡天系統（Catalina Sky Survey）的數據首次發現了這顆地球的臨時衛星，後來命名為「2020 CD3」（簡稱CD3）。在CD3的軌道被確定為以地球為中心之後，英國貝爾法斯特女王大學的博士後研究者格裡戈裡·費多雷茨（Grigori Fedorets）就召集了一支由世界各地23名天文學家組成的團隊，對該物體進行仔細觀測，以確定其真正身份。基於該團隊的發現，2020年11月24日發表在《天文學雜誌》上的一篇論文對這顆「迷你月球」進行了描述。

2020 CD3的真彩色合成圖像

鑑定過程如此謹慎的主要原因之一，是天文學家曾經被愚弄過。以往在月球任務中使用的上面級火箭助推器曾被誤認為是小行星。美國的阿波羅12號任務和中國的嫦娥2號都在太空中留下了火箭上面級，並且都曾一度被視為「迷你月球」。另一個將人造物體誤認為小行星的滑稽案例是歐洲空間局傳奇的羅塞塔號飛船。在2007年飛掠地球期間，卡特林那巡天系統曾短暫地將其認為是一顆小行星，並臨時命名為「2007 VN84」。一艘註定要探訪彗星的宇宙飛船被誤認為是一顆小行星，實在是一件非常有趣的事情。

羅塞塔號及其著陸器「菲萊」號在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，該飛船被誤認為是一顆小行星。

那麼，CD3又是什麼樣子的？天文學家如何確定它不是與人類有關的太空碎片？與所有太陽系的物體一樣，「迷你月球」也會受到來自太陽風和太陽輻射的輕微壓力，而這種效應與物體的表面積成正比。通過測量物體的大小，並觀察其軌道與僅由重力影響所預測的偏離程度，天文學家就可以獲得關於目標的有用信息。

當被問及這個問題時，論文的第一作者格裡戈裡·費多雷茨回答道：「我們比較了物體的表面積和質量。對於空心的火箭助推器，其表面積與質量的比值要高得多。」另一種了解CD3性質的方法是，太陽對其軌道的影響小於對任何人造物體的影響，這使得天文學家確定該物體為固體。現在認為，這個物體是由某種矽酸鹽構成的。正如天文學家所預期的，它本質上是一塊太空巖石。

阿波羅17號任務留下的土星一號火箭上面級「S-IVB」，和阿波羅12號的火箭上面級一樣也曾被誤認為是小行星。這些上面級的中空特性意味著它們更容易受到太陽的輻射壓力。

那麼，地球的這個新鄰居有多大？有什麼需要擔心的嗎？如果「迷你月球」與地球相撞會發生什麼？當一塊太空巖石出現在地球附近時，這些可怕的問題似乎會不可避免地出現。對此格裡戈裡·費多雷茨回答道：「這個極其微小的『迷你月球』直徑只有一到兩米。如果撞上地球，它會在大氣層中燃燒掉……一般來說，這樣的『迷你月球』都非常小。」

另一個可以放心的原因是，CD3已經離開了地月系統。通過反向計算該物體在時間上的路徑，天文學家了解到它一開始就是一顆「迷你月球」。「它是在離開地月系統時被發現的。在它離開之前，已經被地球捕獲了約2.7年，」費多雷茨解釋道，這實際上是一段相當長的捕獲時間，「根據我們的模擬，一顆『迷你月球』的平均捕獲時間只有大約9個月……因此，它比我們預期的捕獲時間長得多。」

2020 CD3運行路徑的示意動畫

CD3不僅停留的時間比預期的長，其旋轉的速度也比大多數模擬的「迷你月球」更慢，大約每三分鐘旋轉一次。與行星這樣巨大的物體相比，這一速度可能看起來很快，但考慮到這個物體的微小體積，可以說相當「悠閒」了。

CD3是天文學家發現的第二個天然「迷你月球」，第一個是「2006 RH120」，在14年前被發現。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，並在2008年2月18日有了現有的名稱「6R10DB9」，這也是卡特林那巡天系統的內部辨識名稱。

將三張不同顏色的長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恆星，由於追蹤「迷你月球」的運動而逐漸隱去。

即將投入使用的薇拉·魯賓天文臺（Vera Rubin Observatory）將會大大加快發現「迷你月球」的速度。該天文臺主體是一個正在建設中的廣視野巡天反射望遠鏡，帶有8.4米主鏡。費多雷茨認為，這臺望遠鏡將會發現更多的臨時衛星，「在最好的情況下，我們希望每兩三個月就能找到一顆。」據預計，薇拉·魯賓天文臺將在2021年有科學第一光，並在2022年1月開始為期十年的全面運行調查。屆時，我們很有可能進入「迷你月球」天文學的新時代（其他類似規模的天文臺也將帶來無數驚人的發現）。

2017年正在建設的薇拉·魯賓天文臺，當時還被稱為大型綜合巡天望遠鏡（LSST）

像CD3這樣的天體尤其吸引天文學家。與地球表面經歷各種風化和地質作用的礦物不同，這些小行星上的物質是非常原始的。「它們含有太陽系中最古老的物質，對它們的詳細研究可以告訴我們太陽系是如何誕生和形成的。」費多雷茨說，「對天文學家來說，發現這樣的物體將是非常罕見的獎賞……如果有一天能探訪這些物體，那將會是無比令人興奮的事情。我們可以用儀器觸碰並採集樣品，以了解更多關於太陽系的信息……我們對這些大小約為10米的物體了解很少。它們很少被研究，因為很難被發現。」

在媒體新聞中，我們經常會看到暗物質、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）等方面的非凡發現，這些精彩的故事激勵著許多人：我們生活在一個天文學的黃金時代。但我們也不應該忽視像CD3這樣微小且近距離的物體，這塊沙發大小的太空巖石可能很小，但對它及類似物體的研究卻有著重大的意義。