约15%的近地小行星拥有环绕运行的小卫星,使双小行星系统在近地空间并不罕见。马里兰大学牵头的一项研究指出,这类系统可能比此前认识更为活跃:两颗天体之间可通过温和、缓慢的碰撞交换岩石与尘埃,并在数百万年尺度上改变表面形态。
研究团队分析了美国国家航空航天局(NASA)“双小行星重定向测试”(DART)航天器在2022年故意撞击小行星卫星迪莫福斯(Dimorphos)之前拍摄的图像。团队在迪莫福斯表面识别出明亮的扇形条纹,并将其解读为物质从母体小行星迪迪莫斯(Didymos)转移并沉积到卫星表面的痕迹。相关论文于2026年3月6日发表在《行星科学杂志》(The Planetary Science Journal)。
论文第一作者、马里兰大学天文学系及地质、环境与行星科学系双聘教授杰西卡·桑希恩(Jessica Sunshine)表示,研究初期团队曾怀疑影像设备或处理流程存在问题,但在进一步清理图像后,条纹特征与低速撞击形成的沉积模式相符,类似“抛掷宇宙雪球”造成的扇形沉积线。她称,这是首次获得双小行星系统中近期物质传输的直接视觉证据。

研究还报告称,迪莫福斯表面的条纹为雅尔科夫斯基-奥基夫-拉季耶夫斯基-帕达克效应(YORP效应)提供了首次视觉确认。该效应指阳光可使小型小行星自转逐步加速,直至表面物质飞散,部分情况下可能形成卫星。桑希恩认为,这一机制可能与迪迪莫斯及其卫星迪莫福斯的形成有关。
研究团队表示,扇形条纹在DART原始图像中并不明显。马里兰大学天文研究科学家托尼·法恩汉姆(Tony Farnham)与前博士后研究员胡安·里佐斯(Juan Rizos)开发了处理方法,用以削弱巨石阴影与光照效应的影响,从而在图像中提取出条纹结构。法恩汉姆称,这些射线状特征“微妙且独特”,最初难以置信。
由于DART几乎沿直线接近目标,拍摄过程中光照与视角变化有限,团队需要区分真实地表特征与光照伪影。研究人员将条纹映射回迪莫福斯边缘附近的单一区域,该区域明显偏离太阳直射点;同时,随着三维形状模型不断完善,条纹变得更清晰而非减弱。团队据此认为,这些结构并非由光照造成。

在进一步计算中,由马里兰大学校友哈里森·阿格鲁萨(Harrison Agrusa,硕士'19、博士'22,天文学)领导的工作显示,相关物质以每秒30.7厘米的速度离开迪迪莫斯,低于普通人步行速度。桑希恩表示,这种低速撞击更可能形成沉积而非坑洞,且沉积集中在赤道附近,与“自转加速导致物质从母体脱落”的模型预测一致。
为检验形成机制,前马里兰大学博士后埃斯特班·赖特(Esteban Wright)带领团队在马里兰大学物理科学与技术研究所开展实验:将弹珠投入撒有彩绘砾石的沙中以模拟迪莫福斯表面的巨石环境,高速摄像记录显示,巨石会阻挡部分物质、并使其他颗粒从间隙穿过,形成与观测到的射线相似的图案。劳伦斯利弗莫尔国家实验室的计算机模拟也给出一致结果,指出无论撞击体为紧实岩石还是松散尘埃团块,表面巨石都可能自然塑造扇形射线。
研究团队表示,能够在DART“大撞击”前的影像中识别这些痕迹,说明迪莫福斯与迪迪莫斯之间存在物质交换;相关扇形沉积线可能延伸至未被撞击的一侧,或未被撞击事件破坏。
欧洲航天局(ESA)的“赫拉”(Hera)任务计划于2026年12月抵达迪迪莫斯系统,或可检验这些特征在DART撞击后是否仍然存在。桑希恩团队还提出,赫拉可能观测到由DART撞击松动巨石而形成的新射线图案。研究人员称,这些细节有助于完善对近地小行星演化的认识,并为相关模型与行星防御工作提供参考。