前几日，天问二号任务探测器运抵西昌卫星发射中心，准备开启一场新的深空探测之旅！不过这一次它的目标不再是火星，而是要去一颗小行星上“挖土”，顺便“围观”一颗主带彗星。作为我国深空探测计划的重要一环，这不仅是中国航天技术的又一次飞跃，更是人类探索太阳系奥秘的重要一步。今天，我们就来聊聊这场深空旅程背后的科学故事～
探秘小行星：开启太阳系的“时间胶囊”
小行星是太阳系内绕太阳运行的小型岩石天体，主要分布在火星和木星之间的一圈“碎石场”——小行星带。这里漂浮着数百万颗小行星，它们形状千奇百怪，有的像土豆，有的像橄榄球，甚至还有长得像骷髅头的！这些小行星是太阳系形成初期的“建筑废料”，因为不符合形成行星的条件，所以默默保存了46亿年前的原始物质。
图1.小行星带示意图（图源：http://www.kepu.net.cn/vmuseum/beyond/astronomy/sun/sun_12.html）
图2.形似骷髅头的小行星2015 TB145（图源：https://sputniknews.cn/20230630/1051410489.html）
天问二号的目标之一是一颗名为2016 HO3的近地小行星。这颗小行星特别有趣，它像地球的“小跟班”一样，始终若即若离地绕着太阳转，最近时距离地球仅1400万公里（大约是地月距离的38倍）。虽然2016 HO3没有被地球引力捕获成为真正的卫星，但科学家预测，它将在未来数百年内保持这种稳定的伴飞状态，成为地球最稳定的“准卫星”之一。地球目前仅有一颗天然卫星，也就是大家所熟知的月球，因此凭借着这种稳定伴飞的性质，也有人将2016 HO3称为“准月亮”。
研究人员对小行星如此感兴趣，是因为它可能保存了太阳系形成早期的信息，这对我们了解太阳系早期的物质组成、演化历史等提供了重要的线索，是名副其实的太阳系“活化石”。
图3.小行星2016 HO3的轨道示意图（图源：https://www.jpl.nasa.gov/news/small-asteroid-is-earths-constant-companion/）
不过，在小行星2016 HO3上“挖土”可比在地球难多了！2016 HO3的引力约为地球上的百万分之一，几乎可以忽略不计！并且，仅需28分钟小行星2016 HO3就可以完成一次自转，这使得它像一个被不断抽打高速旋转的陀螺。天问二号预期在伴飞过程中择机将自己固定在小行星表面，再使用机械臂执行采样任务，目标是取得100克以上的小行星样品。大家可以试想一下这技术难度～
拜访主带彗星：揭开311P的神秘面纱
传统理论认为，彗星主要起源于太阳系边缘的两个低温区域：柯伊伯带和奥尔特星云。近年的光学观测发现，除了上述两个发源地之外，还存在着第三个彗星发源地：小行星带。这类彗星，我们称之为主带彗星。主带彗星的轨道处于小行星带之内，但偶尔也会喷出气体和尘埃，像彗星一样甩出漂亮的尾巴。天问二号要探测的311P/Pan-STARRS就是其中之一。311P释放出的尘埃在太阳风的作用下呈现出六条螺旋状的彗尾，这在小行星带中是非常罕见的现象。
图4.柯伊伯带和奥尔特星云位置示意图（图源：网络）
图5.主带彗星311P/Pan-STARRS （图源： https://sat.huijiwiki.com/wiki/311P）
彗星被认为是太阳系中水和有机分子的重要来源之一，一般来说，彗星在低温区域形成后储存着大量的冰，当它们靠近太阳时，冰升华成气体，裹挟着尘埃喷涌而出，形成壮丽的彗尾。 然而，主带彗星311P的发现给我们带来了新的认知——原来小行星带里也可能藏着“冰库”！ 于此同时，它也给我们带来了许多新的疑问： 尘埃中是否真的含有水分子？ 六个螺旋状彗尾结构如何驱动和维持稳定？ 如果小行星带中真的储存着这样的冰质天体，会不会是地球上水的起源之一呢？ 这些疑问在天问二号探测器成功伴飞311P后或许能够得到解答。
图6.：“天问”系列行星探测任务（图源：人民网）
四年前，天问一号探测器在火星上首次留下中国印迹，首次实现通过一次任务完成火星环绕、着陆和巡视三大目标。如今，我们又迎来了天问二号即将出征的好消息！值得注意的是：“天问”是中国行星探测系列任务的命名，而不仅仅局限于火星探测。未来，“天问”系列还要逐步实现火星采样返回、木星系探测等行星探测任务，逐步揭开太阳系的奥秘，更好地理解太阳系的形成与演化，揭示地球生命的起源，甚至为未来的太空资源开发奠定基础。
来源：石头科普工作室
编辑：Decoherence
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