回眸百萬年時光 超算揭示陀螺型小行星演化機制

科技日報北京10月21日電 （記者胡定坤）記者21日從清華大學航天動力學實驗室獲悉，日前該校與北京航空航天大學的聯合研究團隊在《自然·天文》期刊上發表文章《重建陀螺型小行星表面巨石的演化歷史》。團隊應用超級計算機天河二號集羣對超大規模空間顆粒系統進行仿真研究，模擬太陽系小行星的自旋演化過程，發現了陀螺型小行星形成背後的共同演化機制。

陀螺型小行星因有鼓起的赤道脊，外表形似陀螺得名。這類小行星在太陽系中普遍存在，但其形成機制卻一直懸而未決。此前美、日兩國探測器近距離觀測陀螺型小行星“龍宮”和“貝努”發現，其表面風化層上散佈諸多巨石。這些巨石的尺寸表明其與小行星本身的形成時間相當，其中很可能暗藏小行星的地質演化甚至起源線索。

研究團隊從巨石分佈規律入手，發現小行星表面非均勻散熱產生的自旋加速可能是其最終演化為陀螺型的幕後推手。團隊使用完全自主開發的空間顆粒動力學軟件，建立了千萬量級顆粒精度的行星地表模型，在天河二號高性能計算集羣上模擬了小行星風化層在百萬年時間尺度上的流動和演化。結果表明，自旋加速引起離心力增大，使赤道附近的顆粒層逐漸不穩定，最終滑移並沉積於赤道區域，形成鼓起的赤道脊；同時，地表巨石也隨之蠕變移動，位於高緯度的巨石維持穩定，中緯度的巨石陷入下方的流沙中，赤道區域的巨石則被來自中緯度的沉積物完全掩埋。模擬結果與“龍宮”“貝努”的觀測結果高度相符。

論文通訊作者、清華大學航天航空學院教授寶音表示，相關成果將服務於我國未來的小行星探測任務，為任務的設計論證提供方法依據和理論支撐。