3月25日，Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS, 《英國皇家天文學會月刊》) 在線發(fā)表了中國科學院紫金山天文臺研究員季江徽研究團隊對小行星表面熱物理研究成果，研究人員利用光學與紅外天文觀測數(shù)據(jù)，獲得了目標小行星的三維形狀模型，并揭示了其表面熱物理特性等新結(jié)果。文章題目為Shape, thermal and surface properties determination of a candidate spacecraft target asteroid (175706) 1996 FG3。
小行星一般是指圍繞太陽運行的體積較小的巖石或金屬天體。絕大多數(shù)小行星分布于火星和木星軌道之間的主帶區(qū)域。由于質(zhì)量較小，因此大多數(shù)小行星的形狀很不規(guī)則。然而，這些體積雖小又無大氣的小行星上卻可能蘊含了地球生命和水體起源的重要線索，同時也蘊藏著太陽系形成初期的原始信息，因而對其研究具有重要的科學價值。
在眾多小行星中，近地天體特別值得關(guān)注，因為它們的軌道與地球軌道很接近或相交，存在與地球相撞的可能，因此對地球與人類的安全構(gòu)成了潛在的危險。2013年2月15日，俄羅斯車里雅賓斯克隕石事件中一顆直徑約15m的小天體在空中發(fā)生爆炸致使1200人受傷，近3000座建筑受損，類似事件幾十年發(fā)生一次。據(jù)估計在地球附近存在著數(shù)百萬顆幾十米大小的近地天體，它們撞擊地球經(jīng)常發(fā)生，對地球環(huán)境、人類和其他生物圈產(chǎn)生重大影響。
面對近地天體對地球與人類生存的威脅，聯(lián)合國積極行動起來成立了基于國際合作的近地天體預警網(wǎng)絡，利用專門的望遠鏡組成監(jiān)測預警網(wǎng)絡對其進行發(fā)現(xiàn)、跟蹤與長期監(jiān)測。國際上也紛紛將近地小行星作為一個空間探測的熱點，通過近距離探測了解其物理特性、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與組成成分等，以便將來采取合理的應對措施去減緩威脅。
紫金山天文臺研究人員選擇了小行星深空探測候選目標-1996 FG3開展研究，這是一顆C型近地雙小行星，具有重要的科學研究價值。對其開展相關(guān)研究，不僅有助于揭示YORP效應導致形成雙小行星機制與小尺寸近地天體的來源，探索碳質(zhì)球粒隕石與小行星母體的關(guān)系揭示地球生命的可能起源。在該項研究工作中，研究人員利用光學與紅外天文觀測數(shù)據(jù)，首先基于光學數(shù)據(jù)通過光變曲線反演法得到了該小行星的三維形狀模型，并通過建立熱物理模型計算得到其表面溫度分布（圖1）。進而利用熱物理模型數(shù)值擬合多組中紅外觀測數(shù)據(jù)，得到了該小行星表面熱慣量約為80 Jm-2s-0.5K-1、平均直徑約為1.69 km、表面粗糙度約為0.8，據(jù)此推測其表面可能存在類似于月壤或Eros小行星表面的風化層，并估算了其表壤最小的厚度約為5-20 mm (圖2)。這些研究工作不僅有助于深化認識小行星的熱物理特性，還為未來的小行星空間探測任務提供很好的科學依據(jù)與支撐。
該項研究工作得到了中國科學院行星科學重點實驗室、中國科學院天文戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）、中國科學院新興與交叉學科布局項目、國家自然科學基金等項目資助。
圖1 1996FG3的三維形狀與表面溫度分布
圖2 1996FG3表面風化層的最小厚度估計
