即使相對較小的小行星也可能有不平凡的歷史。美國太空總署的露西太空船最近發現小行星唐納德約翰遜是一個旋轉的花生狀物體，很久以前就因碰撞、陽光甚至與液態水的短暫接觸而形成。
這顆小行星大約形成於1.55億年前，碎片在劇烈碰撞中逐漸聚集在一起。從那時起，陽光產生的微妙但持久的力量改變了它的旋轉，而古代水的痕跡則保留在其岩石表面。
2025年4月20日，露西在前往木星特洛伊小行星群的途中，穿過主小行星帶，經過唐納德約翰遜650公里以內的地方。在飛越過程中，太空船捕捉了特寫圖像並收集了詳細的科學測量結果。這些觀測結果揭示了一顆小行星並未像科學家預期的那樣旋轉。
露西還提供了唐納德約翰遜不尋常形狀的詳細視圖，以及隕石坑、山脊和其他有助於講述其演化故事的表面特徵。
飛越露西小行星揭示了不尋常的旋轉
這次遭遇是露西未來造訪特洛伊小行星的一次練習，從 2027 年 8 月 12 日的尤里貝茨飛越開始。在測試太空船系統和任務操作時，科學家們獲得了一個寶貴的機會來研究一顆以前未經探索的小行星，並將其與貝努和龍宮進行比較。
研究人員於 6 月 18 日在期刊上報告了他們的發現 科學。
在露西到達之前，天文學家在地球上研究唐納德約翰遜，注意到小行星亮度的重複模式。這些觀察結果表明，它是一個細長的物體，每 10.5 個地球日完成一次自轉。
太空船的近距離測量揭示了更複雜的現實。
唐納德約翰遜不像大多數小行星和行星那樣繞單軸旋轉，而是表現得像旋轉器。科學家發現，它每10.5天轉動一次天頂，每26.5天繞長軸來回擺動一次。
這顆花生形狀的小行星是由一次古老的碰撞形成的
地面觀測表明，唐納德約翰遜被拉長了，但露西表明，這顆小行星實際上由兩個裂片組成，兩個裂片通過一個狹窄的頸部連接。
科學家將這種類型的結構描述為雙葉狀。它可能是由先前碰撞產生的兩個碎片漂流在一起並在自身重力作用下合併而形成的。
研究人員認為，這顆小行星在形成後不久的旋轉速度至少快了十倍。然而，在過去的20到6000萬年裡，這種旋轉逐漸減慢。
隨著轉速降低，離心力和重力之間的平衡會改變。鬆散的岩石和碎片沿著斜坡向下移動，重塑了部分地表，並幫助柔化了露西圖像中看到的許多隕石坑的外觀。
研究小組認為，這種減速是由 YORP 效應引起的，這是由陽光驅動的微妙過程。
當陽光加熱小行星時，其表面會以紅外線輻射的形式釋放能量。儘管由此產生的反沖力很小，但它會持續作用數百萬年。由於唐納德約翰遜的不規則形狀，這些小力不會完全抵消，而是產生扭曲效應，逐漸改變小行星的自轉。
同樣的過程可以減慢或加速小行星的旋轉。每四個小時旋轉一次的貝努和大約每七小時旋轉一次的龍宮在遙遠的過去，在約普加速它們之前，它們的旋轉速度可能會慢得多。
唐納德約翰遜的古代水的證據
當露西以每小時 30,000 公里的速度飛過唐納德約翰遜時，其儀器檢測到了小行星表面富含鐵的粘土礦物。
這些礦物質只能在液態水存在的情況下形成。然而，科學家認為，接觸水的時間相對較短。
隨著時間的推移，與水的長時間相互作用往往會用鎂等其他元素取代黏土礦物中的鐵。由於唐納德約翰遜粘土仍然富含鐵，研究人員得出結論，液態水存在的時間有限。
Bennu 和 Ryugu 的情況有所不同。這兩顆小行星都含有富含鎂的黏土，這表明它們接觸水的時間要長得多，可能有數百萬年，而它們仍然是較大母體的一部分。
這些差異可能表明，主要小行星在最終進入主小行星帶之前是在不同時間或太陽系的不同區域形成的。
唐納德約翰森，比較 Bennu 和 Ryugu
科學家認為，唐納德約翰遜是由一顆較大的富含碳和水的小行星的岩石碎片形成的，該小行星在與主小行星帶的碰撞中破裂。
貝努和龍宮可能是透過類似的過程並在同一地區形成的。然而，重要的區別將它們區分開來。
Donaldjohansson 的年齡約為 1.55 億年，比 Bennu 和 Ryugu 年輕得多，據估計，Bennu 和 Ryugu 形成於 10 億至 20 億年前。
它的軌道歷史也不同。唐納德約翰遜自小行星帶形成以來一直處於小行星帶中，而本努和龍宮最終遷移到近地軌道，使它們更接近我們的星球。這些路線使它們成為樣本返回任務的理想目的地。
科羅拉多州博爾德市西南研究所辦公室的露西首席研究員兼該研究的主要作者西蒙·馬爾奇說：“對科學家來說，將唐納德約翰遜與貝努和龍宮等看似相似的小行星進行比較是有幫助的，因為每一個細微的差異都是我們起源故事的另一條線索。”
馬爾奇說：“隨著我們開始更多地了解特洛伊木馬，它們是一群完全不同的太空岩石，具有截然不同的歷史，我們對太陽系形成的理解必須受到挑戰。”
露西號以 1974 年在衣索比亞發現的著名人類祖先化石命名，預計將成為第一個探索木星特洛伊小行星的任務。這些古老的、相對不變的物體在太陽系歷史的早期形成，可以幫助科學家更好地了解行星在定居到當前位置之前是如何形成和遷移的。
關於露西使命
露西的首席研究員位於科羅拉多州博爾德市西南研究所的辦公室，總部位於聖安東尼奧。美國太空總署位於馬裡蘭州格林貝爾特的戈達德太空飛行中心負責監督任務管理、系統工程和安全以及任務保證。洛克希德·馬丁航太公司在科羅拉多州利特爾頓建造了這艘太空船。
露西號是美國太空總署發現計畫的第 13 次任務。該計劃由美國宇航局位於阿拉巴馬州亨茨維爾的馬歇爾太空飛行中心為該機構位於華盛頓的科學任務理事會管理。
