地球的“准卫星”之谜

身份成谜的小行星

一块神秘的太空岩石一直是科学家关注的目标，因为它的轨道很特别，来源也很难确定，看起来并不像是来自小行星带，这与大多数位于地球附近的小行星很不相同。科学家推测，这个神秘的物体很可能是很久以前一颗小行星撞击了月球后，从月球上分裂出来的碎片。

这颗名为“2016 HO3”的小行星有一个别称：“卡莫奥阿莱瓦”，在夏威夷语中是“振荡的天体”的意思。“卡莫奥阿莱瓦”是一个直径在40至100米间的近地天体，2016年被位于夏威夷的泛星1号小行星巡天望远镜发现。科学家认为，这个天体大约产生于100万至1000万年前的一次小行星撞击。美国亚利桑那大学宇宙化学和行星天文学家维什努·雷迪以及他的博士生本杰明·夏基，一直专注于研究地球附近的太空岩石。然而，多年来，他们对“卡莫奥阿莱瓦”的出生地一直无法确定，原因是“卡莫奥阿莱瓦”是一个小天体，且距离地球太远。他们使用的望远镜能力太弱，无法破解“卡莫奥阿莱瓦”的身份之谜。好在夏基之前曾使用大型望远镜研究过遥远的天王星和海王星的卫星，他决定使用那样的望远镜来研究这块奇特的岩石。

于是，夏基用美国最大的光学望远镜之一的大型双筒望远镜和洛厄尔发现望远镜，观测“卡莫奥阿莱瓦”如何反射光线，想要揭示这块岩石的物质组成。当阳光照射小行星的表面时，岩石中的矿物质吸收光线中的某些波长，同时反射其他波长。通过研究小行星表面反射光的光谱，天文学家可以测量小行星表面物质的化学“指纹”。

当雷迪和夏基获得了这块难以捉摸的太空岩石的最新观察结果时，两人简直不敢相信自己的眼睛，因为这颗小行星和其他的小行星完全不一样。雷迪指出，分析结果显示，“卡莫奥阿莱瓦”与他们之前分析的 2000多颗已知的近地小行星中的任何一颗都不相符。

更令他们惊讶的是，“卡莫奥阿莱瓦”的光谱，与20世纪60年代初至70年代初实施的“阿波罗”计划中被送回地球的月球物质样本的光谱非常相似。夏基认为：“这个物体的光谱特性看起来与月球很类似。”

地球的追随者

现在，“卡莫奥阿莱瓦”被天文学家称为地球的“准卫星”。那么，什么是地球的准卫星呢？这是一种围绕太阳运行的太空岩石，它们的轨道与地球非常相似，因此始终保持着伴随地球的状态。例如“卡莫奥阿莱瓦”的轨道和地球环绕太阳运行的轨道非常相似，只是稍微倾斜一点，也稍微拉长了一点。于是，这颗小行星基本上与地球相伴而行，只是时而出现在地球的前方，时而又出现在地球的后方，其距离地球的最近距离相当于月地距离的40倍。在“卡莫奥阿莱瓦”环绕太阳的一年时间里，大约一半时间较接近太阳，并位于地球前方的位置；在另外的一半时间里，它距离太阳较远，位于地球后方的位置。它的轨道面和地球的轨道面还存在少许夹角，因此每年各有一次升到地球轨道面以上或降至地球轨道面以下的变化。这样，在地球上看，它就给人一种环绕地球运行的错觉，但它并不是地球真正的卫星，所以人们称它为地球的“准卫星”。

虽然“卡莫奥阿莱瓦”不被认为是地球真正的卫星，但它却是地球附近的近地天体和准卫星中最稳定的天体。“卡莫奥阿莱瓦”和其他在地球附近出现的准卫星有些不同，轨道分析表明，它已经陪伴地球运行了至少100年，而其他准卫星不会伴随地球太久。“卡莫奥阿莱瓦”这种与地球、月球长期相随的特性，使得科学家认为它在光谱上表现出的与月球物质样本的相似性可能并非巧合。那么，它是否真的来自月球呢？

佐丹奴布鲁诺陨石坑的位置

寻找“卡莫奥阿莱瓦”的出生地

如果你通过望远镜观察月亮，那么你会在月表发现大量的陨石坑，这表明在月球上经常发生撞击事件。撞击喷射出的碎片会穿越太空，分散在宇宙空间。迄今，人们已经在地球上发现了480多块月球陨石。由此可以推测的一种可能性是：“卡莫奥阿莱瓦”是在一次远古的撞击事件中从月球中分离出来的。如果事实果真如此，那么“卡莫奥阿莱瓦”就是第一块被人们发现的从月球中分离出来的大型太空岩石。

假若真是这样，那么这块太空岩石究竟是怎样从月球上撞击下来的？它是从月球的什么部位撞击下来的？又是如何进入现在的轨道运行的呢？为了回答这些问题，科学家像侦探一样利用“卡莫奥阿莱瓦”和月球表面所有已知的信息来推导该天体起源的背景，这意味着要考虑碰撞所产生的喷射物的大小、速度及其动力学演化等因素。

科学家使用计算机模型来模拟有可能产生“卡莫奥阿莱瓦”的撞击模式。此前的观测显示，“卡莫奥阿莱瓦”的运行轨道并不稳定，科学家因此有理由将其与一个不太古老的陨石坑联系起来。这个陨石坑的年龄应该在一千万年之内，且面积不会太大，这样才能产生“卡莫奥阿莱瓦”这样大小的完整碎片。为此，科学家需要筛选大量的陨石坑，只有在年龄和大小上完全符合条件的陨石坑，才会被认为有可能是产生了“卡莫奥阿莱瓦”的源陨石坑。结果，科学家发现，最好的候选者是佐丹奴布鲁诺陨石坑，它同时符合年龄和大小两个方面的条件。佐丹奴布鲁诺陨石坑的直径为22千米，是月球背面的一个年轻的撞击坑。科学家估计，撞击月球的小行星的直径必须达到约1.6千米才能形成佐丹奴布鲁诺陨石坑，并将“卡莫奥阿莱瓦”撞向太空。我国的研究团队通过月球逃逸碎片的长期轨道演化研究，建立了从撞击溅射到长期轨道演变的完整动力学路径。这一路径清晰地展示了“卡莫奥阿莱瓦”如何从佐丹奴布鲁诺陨石坑中诞生，并经过数百万年的太空之旅，最终稳定地运行在目前轨道上的全过程。

对“卡莫奥阿莱瓦”的研究也改变了人们对地球周围近地天体群的看法，因为研究表明，虽然大多数近地天体来自火星和木星之间的小行星带，但仍有一小部分可能来自月球或者其他地方。如果体积与“卡莫奥阿莱瓦”相当的小行星撞击了地球，那么将产生相当于一百万吨级炸弹释放的能量。而佐丹奴布鲁诺陨石坑和近地天体“卡莫奥阿莱瓦”可能存在关联的这一最新的研究成果则提醒人们，在太阳系存在的46亿年的历史中，即使人们认为地球周围近地天体群在较晚的时期已趋向于平静，但巨大的太空岩石依然有撞击地球的可能。

佐丹奴布鲁诺陨石坑

“天问二号”的探秘之旅

尽管对于“卡莫奥阿莱瓦”的研究有了上述的成果，但这些成果仍然需要得到进一步的证实。“卡莫奥阿莱瓦”和月球之间果真存在联系吗？科学家期待着确切的答案，而这个谜底将由我国执行第一次小行星采样返回和主带彗星探测任务的“天问二号”行星际探测器揭开。

“天问二号”任务属于中国行星探测工程，计划通过一次发射执行两项任务，它要从“卡莫奥阿莱瓦”上采集样本，并将样本带回地球。这项任务完成后，将前往主带彗星311P开展伴飞探测。按照中国国家航天局公布的规划，长征三号乙运载火箭将搭载“天问二号”行星际探测器在西昌卫星发射中心发射，具体发射时间预定为2025年。

与火星不同，“卡莫奥阿莱瓦”上没有重力，它自转很快，不到28分钟就旋转一周，这意味着“天问二号”要在茫茫太空中追上它，与其一道飞行，择机附着取样。样本取回后，我国科学家将通过对样本的研究和分析，彻底解答“卡莫奥阿莱瓦”与月球之间是否存在联系的疑问，这是撞击模型无法真正解决的问题。这次的小行星探测任务将是我国首次从行星际空间取回样本，也将成为“天问三号”火星取样返回重要环节的先期测试。

按照计划，完成小行星采样后，“天问二号”返回舱返回地球，主探测器则通过飞掠地球和火星获得引力加速，前往位于火星和木星之间的主小行星带，在那里造访311P彗星。311P彗星是一颗“主带彗星”，这是一个特别的彗星种类。通常，彗星都处于柯伊伯带或者奥尔特云中，但主带彗星则完全位于主小行星带中，有着稳定的轨道和典型的彗星特征。2013年8月27日，科学家通过泛星望远镜发现了311P彗星，它的直径约为480米。为了实现近距离探测，“天问二号”的主探测器必须加速追上这颗彗星，然后与之共轨飞行。在这个过程中，“天问二号”行星际探测器对其喷发出来的物质进行分析，从而完成对这颗彗星的探测。至此，“天问二号”行星际探测器的探测任务才算全部完成。