月球表面经历了长时间的撞击过程。这些撞击会使大量的碎片逃逸到地月空间。多年以来,科学家一直认为这些逃逸碎片会在很短的时间内再次撞击月球和地球。但有没有一种可能,这些逃逸的碎片进入地-月运动轨道,最终像月球一样,围绕着地球运动,成为地球的「准卫星」呢?
2016年夏威夷哈莱亚卡拉天文台观测到一颗直径约30-60米近地小行星(编号2016HO3,又名Kamoʻoalewa)。这颗岩质小行星距离地球很近,且和地球一样环绕着太阳运动,公转周期约为 1 年。从地球上看,这颗小行星始终在地球附近「相伴而行」,因此被称为地球的「准卫星」。2025年5月,我国行星探测任务「天问二号」在西昌卫星发射中心成功发射,Kamoʻoalewa正是该任务的关键探测目标之一。目前,对 Kamoʻoalewa 的认识主要依赖地基望远镜的有限观测数据。它究竟来自何处?又是如何进入地球准卫星轨道的?回答这些问题,将有助于更科学地解读「天问二号」未来获得的探测数据和返回样品。

Kamoʻoalewa近地小行星的来源示意图(南方科技大学助理教授王怡然 图)
澳门科技大学月球与行星科学全国重点实验室副主任祝梦华教授团队,利用超高速撞击实验平台和高精度数值模拟方法,联合法国尼斯天文台、中国地质大学(武汉)、南方科技大学、北京航空航天大学等单位的研究人员,对Kamoʻoalewa的来源进行了系统研究。团队将 Kamoʻoalewa 的地基观测光谱,与嫦娥三号月球车、嫦娥五号着陆器获取的原位光谱数据,以及嫦娥五号月壤样品的实验室光谱数据进行对比分析,发现 Kamoʻoalewa 的物质成分与嫦娥三号着陆区和嫦娥五号采样区的月壤高度一致。这一结果强而有力地表明,Kamoʻoalewa 极有可能起源于月球。在此基础上,研究团队利用月船1号探测器遥感光谱数据,在全月范围内搜索与Kamoʻoalewa光谱特性高度相似的区域。透过轨道动力学反演,团队最终发现,月球正面直径约80公里的第谷撞击坑很可能是Kamoʻoalewa的来源。即,大约 1 亿年前,一次强烈撞击事件从第谷撞击坑区域将大量岩石高速抛射到太空,其中一块碎片在复杂的引力作用和轨道演化过程中,逐渐进入当前的地球准卫星轨道,成为今天观测到的 Kamoʻoalewa。
揭示近地小行星的来源是研究太阳系形成与演化的关键内容之一。Kamoʻoalewa的月球来源,不仅为理解近地小行星的轨道演化提供了新的样本,也为认识太阳系小天体的运动规律提供重要线索。同时,研究成果将为月球样品的综合分析,以及天问二号后续的遥感探测和样品返回研究提供重要的参考和支持。
相关研究成果日前以“Lunar origin of Earth quasi-satellite Kamoʻoalewa”为题,发表在国际学术期刊The Innovation(影响因数 25.7)上。该工作得到了澳门科学技术发展基金的大力支持。