即使是相對較小的小行星，也可能擁有令人驚訝的豐富歷史。NASA 的露西號探測器近期揭示，小行星 Donaldjohanson 是一個會擺動、花生狀的物體，其形狀受到撞擊、陽光，甚至遠古時期短暫接觸液態水的影響。

這顆小行星約在 1.55 億年前形成，當時來自一次劇烈撞擊的碎片逐漸聚集在一起。自那時以來，陽光產生的一種微妙但持續的力量改變了它的自轉，而古代水的痕跡則保存在其岩石表面。

2025 年 4 月 20 日，露西號在前往木星特洛伊小行星群的途中，經過主小行星帶，並從距離 Donaldjohanson 僅 650 英里處掠過。在這次飛掠過程中，探測器捕捉到了首批近距離影像，並收集了詳細的科學測量數據。這些觀測揭示了這顆小行星的自轉方式並不像科學家預期的那樣簡單。

露西號還提供了 Donaldjohanson 不尋常形狀的詳細視圖，以及幫助講述其演化故事的撞擊坑、山脊和其他表面特徵。

露西號的小行星飛掠揭示了不尋常的自轉模式

這次遭遇是露西號為未來訪問特洛伊小行星群進行的練習，其首個目標是 2027 年 8 月 12 日飛掠的 Eurybates。在測試探測器系統和任務操作的同時，科學家們獲得了研究一顆先前未被探索過的小行星的寶貴機會，並將其與 Bennu 和 Ryugu 進行比較，這兩顆小行星已經透過樣本返回任務進行了近距離檢查。

研究人員於 6 月 18 日在科學期刊《Science》上報告了他們的發現。

在露西號抵達之前，從地球研究 Donaldjohanson 的天文學家注意到小行星亮度出現重複的模式。這些觀測表明它是一個細長的物體，每 10.5 個地球日完成一次自轉。

探測器的近距離測量揭示了更複雜的現實。

與大多數小行星和行星繞單一軸自轉不同，Donaldjohanson 的行為更像一個擺動的陀螺。科學家發現，它每 10.5 天會進行一次端對端的翻轉，同時每 26.5 天繞其長軸前後搖擺。

花生狀小行星由古代撞擊形成

地球觀測已經暗示 Donaldjohanson 是細長的，但露西號顯示這顆小行星實際上是由兩個由狹窄頸部連接的雙葉組成。

科學家將這種結構描述為雙葉狀。它很可能是由一次早期撞擊產生的兩個碎片漂移到一起，並在自身重力作用下合併而形成的。

研究人員估計，這顆小行星在形成後不久的自轉速度至少快了十倍。然而，在過去 20 到 6000 萬年間，這種自轉速度逐漸減慢。

隨著自轉速度的降低，離心力與重力之間的平衡發生了變化。鬆散的岩石和碎片沿斜坡移動，重塑了部分表面，並導致露西號影像中許多可見撞擊坑的柔和外觀。

該團隊認為，這種減速是由 YORP 效應引起的，這是一種由陽光驅動的微妙過程。

當陽光加熱小行星時，表面會將能量以紅外輻射的形式釋放出來。儘管由此產生的反作用力非常小，但它會在數百萬年間持續作用。由於 Donaldjohanson 的形狀不均勻，這些微小的力量不會完全抵消，反而會產生一種扭轉效應，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自轉。Bennu 每四小時自轉一次，Ryugu 大約每七小時自轉一次，它們在遙遠的過去可能自轉速度慢得多，然後被 YORP 效應加速。

Donaldjohanson 上古代水的證據

當露西號以約每小時 30,000 英里的速度掠過 Donaldjohanson 時，其儀器探測到小行星表面富含鐵的黏土礦物。

這些礦物只能在液態水存在的情況下形成。然而，科學家認為水的暴露時間相對短暫。

隨著時間的推移，與水的長期相互作用傾向於將黏土礦物中的鐵替換為鎂等其他元素。由於 Donaldjohanson 上的黏土仍然富含鐵，研究人員推斷液態水僅在有限的時間內存在。

對於 Bennu 和 Ryugu 來說，情況似乎有所不同。這兩顆小行星都含有富含鎂的黏土，這表明它們經歷了更長時間的水暴露，可能持續了數百萬年，當時它們仍然是較大母體的一部分。

這些差異可能表明，母體小行星形成的時間不同，或者在太陽系的不同區域形成，然後最終進入主小行星帶。

比較 Donaldjohanson、Bennu 和 Ryugu

科學家認為 Donaldjohanson 源自一個富含碳和水的較大行星體的岩石殘骸，該行星體在主小行星帶的撞擊中被粉碎。

Bennu 和 Ryugu 很可能在同一區域以類似的過程形成。然而，重要的差異使它們區分開來。

Donaldjohanson 僅約 1.55 億年歷史，遠比 Bennu 和 Ryugu 年輕，後者估計形成於 10 到 20 億年前。

其軌道歷史也不同。Donaldjohanson 自形成以來一直留在小行星帶，而 Bennu 和 Ryugu 最終遷移到近地軌道，週期性地靠近我們的星球。這些軌跡使它們成為樣本返回任務的理想目的地。

「科學家們將 Donaldjohanson 與 Bennu 和 Ryugu 等看似相似的小行星進行比較，這非常有幫助，因為每一個細微的差異都是我們起源故事的另一個線索，」露西號首席研究員副手、西南研究所博爾德辦公室的研究首席作者 Simone Marchi 說。

「一旦我們開始更多地了解特洛伊小行星，這是一類歷史截然不同的太空岩石，我們對太陽系形成的理解註定將受到挑戰，」Marchi 說。

Lucy 以 1974 年在埃塞俄比亞發現的著名人類祖先化石命名，它正致力於成為首個探索木星特洛伊小行星的任務。這些古老且相對未改變的天體形成於太陽系歷史的早期，可能幫助科學家更好地理解行星在進入現今位置之前是如何形成和遷移的。

Lucy 的首席研究員位於西南研究所的博爾德辦公室，該研究所總部位於聖安東尼奧。NASA 的戈達德太空飛行中心負責任務管理、系統工程以及安全和任務保障。洛克希德·馬丁太空公司建造了這艘探測器。