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清华航院博士生于洋论文被《科学》网站报道

2018-09-14 14:11作者:网络整理来源:网络整理浏览次数:

清华航院博士生于洋论文被《科学》网站报道

揭示近地交会是改变NEO类小天体表面地貌的重要机制

  清华新闻网11月2日电 10月28日,《科学》网站报道了清华大学航天航空学院博士研究生于洋等发表在ICARUS期刊上的题为“Numerical predictions of surface effects during the 2029 close approach of Asteroid 99942 Apophis”(《2029年小行星99942 Apophis近地交会过程表面效应的数值预报》)的论文。这项研究通过分析小行星Apophis表面碎石堆在2029年与地球交会过程中的潮汐响应,发现近地交会能够引发小天体表面“风化层”的崩塌,揭示了重塑小行星表面地貌的一种重要机制。

清华航院博士生于洋论文被《科学》网站报道

图为隼鸟号拍摄的小行星Itokawa表面照片。

  小天体的组成与结构是多样的,对于体积如Apophis的NEO类小天体,目前被广泛接受的观点是,它是由大小、形状不同的碎石块聚集而成的岩石堆(图1)。为了证实近地交会过程中地球的引力能够引起石块的相对移动,美国马里兰大学德里克•理查德森教授的科研小组长期致力于开发基于引力N体问题的颗粒动力学模拟软件。本文作者在马里兰大学访问期间对软件功能进行扩展,综合考虑近地交会过程中地球引力潮汐作用和天体表面多种环境力的作用,对未来2029年4月13日Apophis近地交会过程的表面作用强度进行预报,发现此次交会对Apophis的表面地貌特征会产生一定影响,该天体表面的碎石堆将经历缓慢的弛豫过程,达到一种新的平衡。文章工作表明,尽管这次交会的潮汐作用较弱,但是其导致的表面光学特征变化仍然可能被观测到,使得小行星表面较深层的物质更多地暴露出来,让Apophis的年龄看起来更加“年轻”。

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图为交会前后表面碎石堆形状变化。

  对这项研究,美国科罗拉多州西南研究所的行星物理学家威廉姆•博特说,“预报近地交会对小行星地貌的影响难度很高,这篇论文在我看来是迄今为止关于Apophis最好的工作之一”。他进一步表示,希望在2029年交会发生时开展一系列工作,通过实验和观测确定近地交会的实际影响。

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图为不同交会方位下的表面坡度变化。

  小天体是从太阳系形成之初就存在的“剩余材料”,相对完整的记录了太阳系早期的状态信息,可能为探寻行星的起源乃至生命的起源提供重要线索。对小天体演化的地质动力学过程的讨论,是近年来行星科学的中心课题之一。论文所研究的NEO类小天体,因其运行轨道可能对地球安全造成威胁而受到更多关注。论文所揭示的近地交会重塑小天体地貌的机制,解释了Q类小天体集中分布于类地行星轨道附近这一特殊现象,对于进一步了解太阳系形成和演化规律具有重要价值。这一结论的最终证实,需要观测机构密切关注2029年的这次近地交会事件,这也为将来的小行星光学观测提供了新的研究线索。

  本论文是清华大学航院动力学于控制研究室积极开展国际学术交流与合作的成果,宝音贺西教授指导的博士研究生于洋为论文第一作者(马里兰大学教授德里克•理查德森为通讯作者,其余作者还包括马里兰大学博士研究生斯蒂芬•施瓦茨、罗纳德-路易斯•巴卢兹以及法国尼斯大学教授帕特里克•米歇尔)。论文工作的领域,是目前动力学于控制研究室瞄准国际前沿,重点拓展的一个新的学术方向。

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