《自然·天文学》期刊：基于表面巨石重构陀螺型小行星形成历史

《天然·地理学》期刊：根据外表巨石重构陀螺型小行星构成历史

　　：近日，清华大学航天航空学院(简称“航院”)博士生程彬、教授宝音贺西与北京航空航天大学等单位的合作者，运用自旋加快导致风化层失稳的理论模型和颗粒仿真，结合最新的小行星勘探数据，为“陀螺型”小天体的构成提出了有力的解释。

　　小天体是从太阳系构成之初就存在的“剩下材料”，记录了太阳系早期的状况信息，可认为探寻行星的演化甚至生命的来源供给重要线索。小天体描摹的演化过程存在丰富的动力学现象，近十年地理和航天的新发现使小行星在行星科学研讨范畴备受关注。

　　陀螺型小行星通常具有兴起的赤道脊，外表形似旋转的陀螺。很多的小行星具有此类独特的形态，暗示了太阳系中或许存在某种普遍机制支配陀螺地貌的构成。近年，日本的隼鸟二号(Hayabusa2)与美国的冥王号(OSIRIS-REx)分别对两颗陀螺型小天体“Ryugu”和“Bennu”进行了近距离勘探，为揭开这一问题的神秘面纱供给了许多线索。勘探数据标明，这些小行星外表掩盖一层松散的碎屑，其上散布许多尺度超几十米的巨石，呈现出典型的“碎石堆”地貌。剖析发现，它们除了独特的陀螺描摹外，外表散落的巨石好像也有着普遍的规律：极地存在上百米尺度的安稳巨石;中纬度的巨石均有必定程度倾斜，并陷入风化层若干米;而赤道区域的巨石丰度远远少于其他区域。由于这些巨石的尺度决定了其与小天体自身的构成时间适当，在太阳系的绵长演化中其与小天体一起演化，因此这些巨石构成的地质遗址必定记录了小天体的地质演化甚至来源线索。

　　该工作正是从这一地质特征下手，发现Yarkovsky–O'Keefe–Radzievskii–Paddack(YORP)效应或许是小天体终究演化为陀螺型的暗地推手。航院课题组运用自主知识产权的小天体颗粒动力学软件，建立了千万级颗粒精度的小天体地表模型，模拟在YORP效应作用下小天体在亿万年尺度上缓慢加快旋转的过程。结果标明，自旋加快所引起的离心力增大使得中纬度邻近的颗粒层逐步不安稳，终究滑移并沉积于赤道区域，构成兴起的赤道脊;而在外表重塑过程中，地表巨石也随之蠕变移动，坐落高纬度的巨石保持安稳，中纬度的巨石陷入下方的“流沙“中，赤道区域的巨石则被来自中纬度的沉积物彻底埋葬。风化层-巨石耦合演化机制解释了陀螺型小天体的首要地质特征，显示了YORP效应在小天体地貌演变中的重要作用。

　　研讨以“根据外表巨石重构陀螺型小行星构成历史”(Reconstructing the formation history of top-shaped asteroids by the surface boulders distribution)为题，于2020年10月19日宣布在《天然·地理学》(Nature Astronomy)杂志上。航院博士生程彬为榜首作者，航院教授宝音贺西、北京航空航天大学副教授于洋为本文一起通讯作者，该项研讨得到国家天然科学基金委等支撑。

相关报导：回眸百万年时光 超算揭示陀螺型小行星演化机制

　　据科技日报(胡定坤)：记者21日从清华大学航天动力学实验室得悉，日前该校与北京航空航天大学的联合研讨团队在《天然·地理》期刊上宣布文章《重建陀螺型小行星外表巨石的演化历史》。团队应用超级核算机银河二号集群对超大规模空间颗粒系统进行仿真研讨，模拟太阳系小行星的自旋演化过程，发现了陀螺型小行星构成背后的一起演化机制。

　　陀螺型小行星因有兴起的赤道脊，外表形似陀螺得名。这类小行星在太阳系中普遍存在，但其构成机制却一向悬而未决。此前美、日两国勘探器近距离观测陀螺型小行星“龙宫”和“贝努”发现，其外表风化层上散布许多巨石。这些巨石的尺度标明其与小行星自身的构成时间适当，其间很或许隐藏小行星的地质演化甚至来源线索。

　　研讨团队从巨石散布规律下手，发现小行星外表非均匀散热产生的自旋加快或许是其终究演化为陀螺型的暗地推手。团队运用彻底自主开发的空间颗粒动力学软件，建立了千万量级颗粒精度的行星地表模型，在银河二号高性能核算集群上模拟了小行星风化层在百万年时间尺度上的流动和演化。结果标明，自旋加快引起离心力增大，使赤道邻近的颗粒层逐步不安稳，终究滑移并沉积于赤道区域，构成兴起的赤道脊;一起，地表巨石也随之蠕变移动，坐落高纬度的巨石保持安稳，中纬度的巨石陷入下方的流沙中，赤道区域的巨石则被来自中纬度的沉积物彻底埋葬。模拟结果与“龙宫”“贝努”的观测结果高度相符。

　　论文通讯作者、清华大学航天航空学院教授宝音表示，相关效果将服务于我国未来的小行星勘探使命，为使命的设计论证供给方法根据和理论支撑。