未來 20 年，其他國家應(yīng)該無法做到。

近日，日本宇宙航空研究開發(fā)機(jī)構(gòu)（JAXA）的小行星探測器、吉尼斯紀(jì)錄認(rèn)定的“世界首架從小行星帶回物質(zhì)的探測器”「隼鳥號」（Hayabusa）的后繼探測器「隼鳥 2 號」（Hayabusa 2）傳回照片，再次助力人類對地球起源、演化進(jìn)程的認(rèn)知。

當(dāng)?shù)貢r間 2020 年 3 月 16 日、19 日，隼鳥 2 號對“龍宮”（Ryugu）的探測活動相關(guān)研究成果先后登上 Nature、Science，JAXA 官網(wǎng)也對其進(jìn)行了大篇幅報道。

雷鋒網(wǎng)了解到，隼鳥 2 號探測器搭載的遙感儀器主要有光學(xué)導(dǎo)航相機(jī)（ONC，含 1 個遠(yuǎn)望相機(jī) ONC-T 和兩個寬角相機(jī) ONC-W1、ONC-W2）、熱紅外成像儀（TIR）、近紅外光譜儀（NIRS3）、光探測和測距（LIDAR）和 SPICE 內(nèi)核（用于存檔軌道、形態(tài)等輔助數(shù)據(jù)）。

而上述登上 Nature 的論文主要依據(jù)于隼鳥 2 號熱紅外成像儀（TIR）傳回的“龍宮”單轉(zhuǎn)熱像圖。

研究人員對其進(jìn)行分析推測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，“龍宮”表層的巖塊和周邊土壤的溫度差不多，且其溫度日變化很小，其導(dǎo)出的熱慣量較低，約為 300J m-2 s-0.5K-1（300 tiu）。

由此可見，“龍宮”表面的巖塊和周邊土壤都是多孔物質(zhì)，正如研究人員表示：

“龍宮”看起來像是由速溶咖啡粉匯集成的塊狀。

值得一提的是，研究人員曾預(yù)測“龍宮”表面由風(fēng)化層和致密的巨礫組成，而這一發(fā)現(xiàn)與其預(yù)測恰好相反。一方面，低熱慣性表明，“龍宮”表面的巨礫比典型的碳質(zhì)球粒隕石（carbonaceous chondrites）更多孔，且周圍覆蓋有直徑大于 10 厘米的多孔碎片。另一方面，較為平均的日溫度分布還表明其表面粗糙度效應(yīng)較強(qiáng)。

下圖中，左側(cè)為“龍宮”一天中最高溫度的分布，右側(cè)為“龍宮”各地點(diǎn)一天的溫度變化（實線）及其基于理論計算的預(yù)測值（虛線）的比較。

此外，研究人員認(rèn)為，像地球這樣的巖石天體于太陽系初期由軟綿綿的塵埃聚集生長形成?；诖?，“龍宮”也可能正處于由軟綿綿的塵埃形成稠密天體的過程中——“龍宮”是由其母體的沖擊碎片形成的碎石堆，其微孔率約為 30%-50%，固結(jié)程度很低。

如下圖，研究團(tuán)隊推測龍宮的形成過程如下：

1. 軟綿綿的灰塵聚集生長；

2. 微行星形成，密度很低；

3.  微行星進(jìn)一步生長，形成母天體，中心密度增大；

4. 天體撞擊破壞母天體，外側(cè)物質(zhì)飛散，中央部分的物質(zhì)露出；

5. 飛散的巖塊再次聚集，巖塊間孔隙較大，但也包括一部分密度較大的巖塊，自轉(zhuǎn)較快，其“赤道”附近膨脹；

6. 由于某種原因，自轉(zhuǎn)變慢，軌道也發(fā)生變化，形成如今的“龍宮”。

   

2019 年 4 月，隼鳥 2 號向小行星“龍宮”表面投下一枚撞擊器，在龍宮上制造了一個人造撞擊坑，旨在保證小型攜帶式探測器（Small Carry-on Impactor，SCI）能夠在這一人造撞擊坑中順利著陸，從而采集“龍宮”地下深處的樣本。

雷鋒網(wǎng)了解到，所謂 SCI 實際上就是一顆 4.4 磅（2 公斤）重的銅質(zhì)炮彈，它在行星上的速度為每小時約 4475 英里（7200 km/h）。SCI 炸出的坑約 47.5 英尺（14.5 米），邊緣凸起，中間為一個約 10 英尺（3 米）寬、2 英尺（0.6 米）深的圓錐形坑。

對此，研究人員表示：

我非常驚訝，這個隕石坑比我們在地球上模擬時的隕石坑大 7 倍左右。

實際上，SCI 從釋放到爆炸需要 40 分鐘，隼鳥 2 號為“保命”會在這段時間內(nèi)遠(yuǎn)離“龍宮”，并掐好時間準(zhǔn)時扔下一個分離相機(jī) DCAM3，拍攝下撞擊爆炸的全過程以及由此產(chǎn)生的噴射物。

據(jù)悉，分離相機(jī) DCAM3 共有兩個鏡頭：

• DCAM3-A：用于拍攝低分辨率照片，配套的 A 天線實時將照片無線傳回給隼鳥 2 號；

• DCAM3-D：用于拍攝高辨率數(shù)碼照片，配套的 D 天線非實時將照片無線傳回給隼鳥 2 號。

而研究團(tuán)隊刊登在 Science 上的研究成果表明，DCAM3 在碰撞后約 8 分鐘內(nèi)成功拍攝到的碰撞區(qū)域照片， 有利于闡明“龍宮”的發(fā)展史。

研究人員發(fā)現(xiàn)，噴射物簾幕（雷鋒網(wǎng)注：即噴射物的外邊緣）是不對稱的、異質(zhì)的，并且從未完全從表面分離過。

同時，這一隕石坑所處的區(qū)域受重力（約為地球的八萬分之一）影響，這意味著隕石坑的生長受重力而非表面強(qiáng)度的限制。

基于上述信息，研究人員對“龍宮”在小行星帶逗留的時間有了新的認(rèn)知。在此前使用隕石坑尺寸頻率分布的估算中，由于不同估算方法得出的差距相當(dāng)大，研究人員認(rèn)為這一逗留時間在約 600 萬年約 2 億年不等。而基于此次的研究發(fā)現(xiàn)，研究團(tuán)隊認(rèn)為，“龍宮”的小行星帶停留時間為 640～1140 萬年，并預(yù)測它大約有 890 萬年的歷史。

所謂小行星，是指太陽系內(nèi)類似行星環(huán)繞太陽運(yùn)動、但體積和質(zhì)量比行星小得多的天體。截至 2018 年，人類已在太陽系內(nèi)發(fā)現(xiàn)了約 127 萬顆小行星。

不過，小行星個頭較小（最大的小行星直徑也只有 1000 公里左右，微型小行星則只有鵝卵石一般大?。?，自身不發(fā)光，絕大多數(shù)小行星都無法用肉眼看見，在天文望遠(yuǎn)鏡里也頂多是一個小亮點(diǎn)。因此，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，從 1997 年開始，人類開始利用非載人宇宙飛船對小行星進(jìn)行研究。

在非載人宇宙飛船對小行星的研究史中，日本隼鳥小行星探測器可謂是一次壯舉。

隼鳥號于 2003 年 5 月 9 日發(fā)射，于 2010 年 6 月 13 日返回地球。在 7 年的宇宙旅行中，隼鳥號穿越了近 60 億公里路程。這是人類第一次對地球有威脅性的小行星進(jìn)行物質(zhì)搜集的研究，也是首個把小行星物質(zhì)帶回地球的任務(wù)，因此被吉尼斯紀(jì)錄認(rèn)定為“世界上首架從小行星上帶回物質(zhì)的探測器”。

不過，在隼鳥號 2005 年抵達(dá)距離地球約 1.8 億英里(約 2.9 億公里)的小行星“系川”后，未能成功釋放著陸器，歷經(jīng)波折最終取到了少量樣品，并安全帶回地球。

而作為隼鳥號的后繼探測器，隼鳥 2 號的使命是——在掃清技術(shù)上的問題點(diǎn)和課題后進(jìn)行真正的探索，目標(biāo)便是“大鬧龍宮”。

實際上，小行星“龍宮”（1999 JU3）是一顆 C 型（碳質(zhì)）巖石小行星，直徑大約只有一公里。許多科學(xué)家認(rèn)為，這類巖石小行星可能在很久以前與地球的碰撞中，將生命的基本構(gòu)成元素送到了地球上，因此被認(rèn)為見證了太陽系最初的形成。

國際上，小行星的命名權(quán)屬于發(fā)現(xiàn)者，“龍宮”是由日本科研人員發(fā)現(xiàn)的。在一個名為《浦島太郎》的日本民間故事中，浦島太郎去往海底龍宮，并帶回了一個寶盒回到人間，“龍宮”這個名字正是來源于此，寓意著隼鳥 2 號探測器能從小行星帶回珍貴的信息順利返回地球。

截止目前，隼鳥 2 號探測器對“龍宮”探索之旅的大致時間線如下：

• 2014 年 12 月 3 日，隼鳥 2 號由一枚 H-2A 火箭從種子島宇宙中心成功發(fā)射；

• 2018 年 6 月底，抵達(dá)“龍宮”；

• 2019 年 2 月，在“龍宮”著陸，收集“龍宮”表面樣本并發(fā)現(xiàn)了水合礦物質(zhì)；

• 2019 年 4 月，向“龍宮”表面發(fā)射金屬彈（即上文 SCI），造成了撞擊坑，探測器收集了被金屬彈激起的有關(guān)物質(zhì)，計劃將其帶回地球進(jìn)行分析。；

• 2019 年 11 月 13 日，啟動用于控制姿勢和軌道的化學(xué)噴射引擎，正式由“龍宮”出發(fā)踏上歸程；

• 2019 年 12 月初，逐漸擺脫“龍宮”引力，使用推進(jìn)器，為返回地球加速；

• 2020 年 11 至 12 月，若返航順利，屆時將到達(dá)地球附近，并將“龍宮”地下物質(zhì)樣本扔到南澳大利亞沙漠某處。

2019 年，名古屋大學(xué)教授渡邊誠一郎曾在記者會上表示：

就算只是帶回表面物質(zhì)，也將是豐碩的成果，但隼鳥 2 號還要將地下的物質(zhì)一起帶回，這對于深入了解小行星十分重要。未來 20 年，其他國家應(yīng)該無法做到。

隨著研究團(tuán)隊得到的數(shù)據(jù)、信息越來越多，探測器返回地球的時間也逐漸臨近，雷鋒網(wǎng)祝愿這一任務(wù)圓滿成功，為人類對小行星的探索再次邁出關(guān)鍵一步。

參考資料：

https://science./content/early/2020/03/18/science.aaz1701

https://www./articles/s41586-020-2102-6

http://www./press/2020/03/20200320-1_j.html

http://www./press/2020/03/20200317-1_j.html

https://www.darts.isas./planet/project/hayabusa2/

https://baike.baidu.com/item/%E9%9A%BC%E9%B8%9F2%E5%8F%B7%E5%B0%8F%E8%A1%8C%E6%98%9F%E6%8E%A2%E6%B5%8B%E5%99%A8/19102500?fromtitle=%E9%9A%BC%E9%B8%9F2%E5%8F%B7&fromid=15873504&fr=aladdin