地球身邊藏著月球碎片？這座天文臺將每年捕獲六顆'天外來客'

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月球表面布滿撞擊坑，這些碰撞并非只留下疤痕。當大型天體以足夠角度和速度撞擊月面，濺射物可能達到月球逃逸速度（約2.38公里/秒），進入行星際空間。傳統觀點認為這些碎片要么落回月球，要么被地球引力捕獲后很快撞入大氣層。但長期軌道動力學模擬顯示，部分碎片能在近地空間存活數千萬年甚至更久。

清華大學吳亦烜團隊的研究關鍵在于修正了撞擊歷史模型。他們沒有采用長期平均撞擊率，而是特別考慮了年輕大型撞擊坑的"超額貢獻"。例如形成于約100萬至1000萬年前的喬達諾·布魯諾坑（Giordano Bruno），這類地質上很"新鮮"的大坑可能一次性拋射大量物質。結合雅科夫斯基效應（Yarkovsky effect，即陽光照射導致小軌道緩慢漂移的微妙作用），團隊追蹤了兩萬顆模擬碎片長達一億年的演化。

模擬結果顯示，目前近地小行星群體中可能存在約五十萬顆直徑大于五米的月球起源小行星。這個數字聽起來龐大，但僅占同尺寸近地小行星總數的不到百分之一。它們如同混在主流人群中的少數派，需要更敏銳的"慧眼"才能識別。

研究團隊將模擬結果與LSST的實際觀測約束結合，考慮了"拖尾損失"（快速移動天體在長曝光中形成拖影導致的探測難度）和后續跟蹤時間窗口等現實因素。即便如此，LSST仍可能每年發現約六顆月球起源小行星。這一數字看似 modest，卻足以在數年內積累起統計學上有意義的樣本，徹底改變該領域依賴偶然發現的歷史。

這些天體還表現出獨特的軌道"指紋"。模擬顯示，它們的地球交會速度通常慢于典型近地小行星，且接近方向更可能來自太陽方向和背太陽方向。這帶來了觀測挑戰：來自太陽方向的目標淹沒在日光中，地面望遠鏡存在永久性盲區。這一限制同時影響著科學研究和行星防御——我們必須意識到，總有一些從太陽方向逼近的物體難以被提前發現。

在這場尋石競賽中，中國并非旁觀者。恰恰相反，中國可能是首個近距離探訪并采樣返回月球起源小行星的國家。天問二號任務已瞄準Kamo?oalewa，計劃通過近距離探測和采樣返回，直接驗證其月球來源的假說。若成功，這將是人類首次在實驗室中分析源自月球的"天然隕石"，其科學價值堪比阿波羅登月樣品。

科學模型需要實測檢驗，而一場可能發生的撞擊提供了天然實驗場。小行星2024 YR4目前被估算有4.3%的概率在2032年撞擊月球。若真發生，這次撞擊將拋射出大量新鮮物質，其中米級碎片可能進入近地空間。研究團隊正將同一模型應用于這一潛在事件，預測LSST屆時能發現多少碎片。 這將是一次難得的實時驗證機會，讓模擬預測接受真實宇宙的檢驗。

Wu, Y., et al. (2026). Detectability of Lunar-origin Asteroids in the LSST Era. The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/ae2eab