NASA的“露西”号航天器发现，小行星“唐纳德·约翰森”是一颗摇晃的、花生状的遗迹，它诞生于一次剧烈碰撞，并在阳光的微弱作用力下缓慢重塑了形状。它还携带古老水分的痕迹，使其成为探索太阳系神秘过去的重要线索。
这颗小行星形成于约1.55亿年前，由一次剧烈碰撞产生的碎片逐渐聚集而成。自那时起，阳光产生的一种微妙而持久的力量改变了它的自转，而古老水的痕迹仍保存在其岩石表面中。
2025年4月20日，露西号（Lucy）在前往木星特洛伊小行星群的途中穿过主小行星带时，从距离唐纳德约翰森（Donaldjohanson）650英里的范围内飞过。在飞掠期间，航天器捕捉到了首批特写图像并收集了详细的科学测量数据。这些观测揭示了一颗并未像科学家预期的那样以简单方式自转的小行星。
露西号还提供了唐纳德约翰森异常形状的详细视图，以及有助于讲述其演化故事的陨石坑、脊线和其他表面特征。
露西号的小行星飞掠揭示了异常的自转
这次相遇是露西号未来探访特洛伊小行星的一次演练，它将于2027年8月12日飞掠欧里巴特斯（Eurybates）。在测试航天器系统和任务运营的同时，科学家获得了研究一颗此前未被探索的小行星的宝贵机会，并将其与本努（Bennu）和龙宫（Ryugu）这两颗通过样本返回任务进行过近距离考察的小行星进行了比较。
研究人员于6月18日在《科学》杂志上报告了他们的发现。
在露西号到达之前，从地球研究唐纳德约翰森的天文学家注意到了这颗小行星亮度的重复模式。这些观测表明它是一个每10.5个地球日完成一次自转的细长物体。
航天器的近距离测量揭示了一个更复杂的现实。
唐纳德约翰森不像大多数小行星和行星那样绕单轴旋转，其行为更像是一个摇晃的陀螺。科学家发现，它每10.5天进行一次端对端翻转，同时每26.5天绕其长轴来回摇摆一次。
花生状小行星形成于远古碰撞
地基观测早已暗示唐纳德约翰森是细长的，但露西号显示这颗小行星实际上由两个通过狭窄颈部连接的瓣组成。
科学家将这种结构描述为双瓣结构。它很可能是在早期碰撞产生的两个碎片在自身引力作用下漂移并结合时形成的。
研究人员估计，这颗小行星在形成后不久的自转速度至少要快十倍。然而，在过去的2000万到6000万年里，这种自转逐渐减慢了。
随着自转速度的降低，离心力与重力之间的平衡发生了变化。松散的岩石和碎片顺着斜坡下滑，重塑了部分表面，并导致露西号图像中可见的许多陨石坑外观变得平滑。
团队认为这种减速是由YORP效应引起的，这是一种由阳光驱动的微妙过程。
当阳光加热小行星时，其表面会以红外辐射的形式释放能量。虽然由此产生的反冲力极小，但它会在数百万年里持续作用。由于唐纳德约翰森的形状不规则，这些微小的力无法完全抵消，而是产生了一种扭曲效应，逐渐改变了小行星的自转。
同样的过程既可以减慢也可以加速小行星的自转。每四小时自转一次的本努和大约每七小时自转一次的龙宫，在YORP效应加速它们之前，在遥远的过去可能自转得慢得多。
唐纳德约翰森上存在古老水的证据
当露西号以约30,000英里/小时的速度飞掠唐纳德约翰森时，其仪器在小行星表面探测到了富含铁的粘土矿物。
这些矿物只能在液态水存在的情况下形成。然而，科学家认为水的暴露时间相对较短。
随着时间的推移，与水的长时间相互作用往往会用镁等其他元素置换粘土矿物中的铁。因为唐纳德约翰森上的粘土仍然富含铁，研究人员得出结论，液态水只存在了有限的一段时间。
本努和龙宫的情况似乎有所不同。这两颗小行星都含有富含镁的粘土，表明它们经历了长得多的水暴露期，可能持续了数百万年，当时它们仍是较大母体的一部分。
这些差异可能表明，母小行星形成于不同的时间或太阳系的不同区域，然后最终移动到主小行星带。
比较唐纳德约翰森、本努和龙宫
科学家认为，唐纳德约翰森起源于一颗富含碳和水的大型小行星在主小行星带内碰撞破碎后的岩石残骸。
本努和龙宫可能通过类似的过程在同一大区域形成。但重要的差异将它们区分开来。
唐纳德约翰森只有约1.55亿岁，比本努和龙宫年轻得多，后两者估计形成于10亿至20亿年前。
它的轨道历史也不同。唐纳德约翰森自形成以来一直留在小行星带中，而本努和龙宫最终迁移到了近地轨道，周期性地接近我们的星球。这些轨迹使它们成为样本返回任务的理想目的地。
“对于科学家来说，将唐纳德约翰森与本努和龙宫这样看似相似的小行星进行比较很有帮助，因为每一个微妙的差异都是我们起源故事的另一条线索，”露西号副首席研究员、位于科罗拉多州博尔德的西南研究所该研究的主要作者西蒙·马尔基（Simone Marchi）说。
“一旦我们开始了解更多关于特洛伊小行星的信息——这是一群历史截然不同的完全不同的太空岩石——我们对太阳系形成的理解注定会受到挑战，”马尔基说。
露西号以1974年在埃塞俄比亚发现的著名人类祖先化石命名，它正前往成为首个探索木星特洛伊小行星的任务。这些古老且相对未改变的物体形成于太阳系历史的早期，可能有助于科学家更好地了解行星在定居到当前位置之前是如何形成和迁移的。
关于露西号任务
露西号的首席研究员位于总部设在圣安东尼奥的西南研究所的科罗拉多州博尔德办公室。位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德太空飞行中心负责监督任务管理、系统工程以及安全和任务保障。位于科罗拉多州利特尔顿的洛克希德·马丁太空公司制造了该航天器。
露西号是NASA发现计划的第13次任务。该计划由位于阿拉巴马州亨茨维尔的NASA马歇尔太空飞行中心为华盛顿的科学任务理事会管理。