2025年5月,中國天問二號探測器正在接近一顆名為Kamo'oalewa的小行星。這顆直徑約24到107米的太空巖石,是地球最著名的"共軌天體"之一——它繞太陽一圈的時間,和地球一模一樣。但科學家爭論了多年的問題是:它到底是來自火星與木星之間的小行星帶,還是月球被撞擊后崩飛的碎片?
這場爭論即將有答案。但在答案揭曉之前,一項發表在《Icarus》期刊上的新研究,給"月球起源說"潑了一盆冷水。
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光譜像月球,軌道卻說不通
共軌天體是地球的一群特殊鄰居。它們的軌道與地球形成1:1共振,簡單說就是"你轉一圈,我也轉一圈"。天文學家長期認為這些小行星是從主小行星帶游蕩進來的——那里是太陽系小行星的"主倉庫",位于火星和木星之間。
但光譜分析改變了這個看法。當科學家用望遠鏡分析Kamo'oalewa反射的光線時,發現它的光譜特征與月球表面經過太空風化后的硅酸鹽礦物高度吻合。這種"像月球"的化學指紋,讓一些研究人員提出了一個大膽的假說:Kamo'oalewa可能誕生于一次月球撞擊事件,具體來說,是形成了喬達諾·布魯諾隕石坑的那次撞擊。
這個隕石坑直徑22公里,形成于100萬到1000萬年前。如果Kamo'oalewa真是那次撞擊的產物,它將是人類能近距離研究的、極少數來自月球的天然樣本之一。
問題是,要把一塊50米左右的巖石從月球表面炸進地球的共軌軌道,需要的能量大得離譜。
20億年一遇的概率
研究人員Elisa Alessi和Robert Jedicke在最新研究中建立了一個模型,專門計算這種事件的可能性。結果令人咋舌:像Kamo'oalewa這樣進入準衛星軌道的撞擊拋射,在整個宇宙年齡內大概只發生一次——概率約每20億年一次。而宇宙目前的年齡,大約是138億年。
基于這些軌道動力學計算,他們認為Kamo'oalewa來自月球的可能性只有21%左右。
為了進一步驗證,研究團隊動用了超級計算機。他們模擬了從月球表面以不同速度和角度拋射的12000個虛擬顆粒,追蹤它們的軌道演化數百萬年,看有多少能穩定進入共軌狀態——包括準衛星、馬蹄形軌道或"蝌蚪"軌道等多種動態類型。
結果很慘淡:最終穩定下來的大顆粒寥寥無幾。他們估算,直徑超過10米的穩定共軌天體,整個群體中大約只有70個來自月球。
小行星帶才是"主供應商"
那其他的共軌天體從哪來?研究團隊用了一個叫NEOMOD3的模型,模擬主小行星帶天體向近地空間的漂移過程。在相似條件下,模型顯示小行星帶能供應大約1600個共軌天體。
簡單算筆賬:如果月球貢獻約70個,小行星帶貢獻約1600個,那么任意一個直徑超過10米的共軌天體來自月球的概率,只有4.3%。
不過這里有個關鍵 caveat——目前已知的、這個尺寸范圍內的共軌天體只有57個。樣本量太小,這些統計數字到底靠不靠譜,科學家心里也沒底。
探測器正在路上
但有一個辦法可以終結爭論:直接去看看。
天問二號正是為此而生。這艘2025年5月發射的中國探測器,目前正在對Kamo'oalewa進行最后接近。它的任務之一是從這顆小行星表面采集約1公斤的樣本,然后返回地球。
如果樣本的化學成分、同位素比例與阿波羅任務帶回的月球巖石一致,那"月球碎片說"就得到了決定性證據。如果不一致,Kamo'oalewa就只是一顆光譜湊巧像月球的小行星——這種"湊巧"本身也值得研究,說明我們對太空風化過程的理解可能還有盲區。
無論結果如何,這件事的有趣之處在于:我們以為"像什么就是什么"的簡單邏輯,在太空中經常碰壁。光譜像月球,軌道卻像小行星帶;概率算出來是一回事,樣本量太小又是另一回事。科學往往就是這樣,在"大概是這樣"和"還得再看看"之間反復橫跳。
幾個月后,當返回艙帶著Kamo'oalewa的巖石樣本降落地球,這場持續多年的爭論終將塵埃落定。而在那之前,4.3%和21%這兩個數字,大概會一直在相關論文的摘要里并存——提醒著我們,宇宙很少給非黑即白的答案。
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