一次小行星撞击或重塑整颗火星卫星
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一次小行星撞击可能造就了火卫二的南部凹陷，并在这颗火星卫星的整个表面铺就了一层厚厚的碎屑。
同样的模拟表明，火卫二之所以能够幸存下来，是因为其内部结构疏松、质地脆弱，有助于吸收撞击的冲击力。
图片来源：美国国家航空航天局喷气推进实验室加州理工学院亚利桑那大学
一次小行星撞击可能雕刻出了火卫二，将其表面掩埋在碎片之下，并重塑了这颗火星卫星的整体面貌。
伯尔尼大学牵头的一个国际团队发现证据表明，一次小行星碰撞可能极大地改变了火星两颗卫星中较小的火卫二的形态，并造就了其异常光滑、布满尘埃的表面。
研究人员将高分辨率计算机模拟与欧洲航天局赫拉号航天器的新观测结果相结合。
他们的研究结果表明，一次撞击就可以解释火卫二南极附近的大凹陷以及覆盖该卫星大部分区域的松散碎片层。
这项研究也是首个利用赫拉号飞越火卫二期间所收集数据开展的科学研究。
这些发现有助于为未来的任务提供指引，包括日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）正在筹备的火星卫星探测（MMX）任务。
日本火星卫星探测任务（MMX）航天器的艺术概念图，该航天器搭载了一台美国国家航空航天局（NASA）的仪器，用于研究火星的卫星火卫一和火卫二。
图片来源：日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）美国国家航空航天局（NASA）
为什么火卫二看起来与火卫一如此不同
火卫二是火星两颗卫星中较小且距离更远的一颗。
它大致呈椭圆形，南极附近有一个明显的凹坑。
它的表面看起来也与火星的另一颗卫星火卫一截然不同。
火卫一布满了陨石坑和其他痕迹，而火卫二看起来要光滑得多，因为它被松散的尘埃、破碎的岩石和其他碎片所覆盖。
科学家们将这种物质称为风化层。
尽管几十年来航天器已越来越详细地拍摄了火卫二的照片，但研究人员仍不清楚其南半球的凹陷是如何形成的，也不知道广泛分布的风化层来自何处。
由萨比娜拉杜坎博士牵头的一项新研究为这两个谜团提供了一种可能的解释。
这项研究涉及来自包括蓝色海岸天文台、亚利桑那大学和东京大学等机构的研究人员。
拉杜坎曾在伯尔尼大学物理研究所的空间研究与行星科学分部（WP）工作，截至2025年10月。
她现在是国际空间科学研究所的科学项目主管，也是布鲁塞尔自由大学的高级研究员。
利用伯尔尼平滑粒子流体动力学（SPH）代码创建的高分辨率模拟，该团队发现，火星卫星火卫二的南极凹陷很可能是由一次单一的小行星撞击造成的，这次撞击力量强大，但还不足以将火卫二撞碎。
同一次碰撞可能还产生了如今散布在这颗卫星表面的风化层。
发表在《自然天文学》上的这项研究是首篇纳入赫拉号近距离飞掠火卫二所获数据的科学论文。
赫拉号目前正朝着小行星卫星迪莫弗斯号飞行。
这幅插图描绘了美国国家航空航天局（NASA）的双小行星重定向测试（DART）航天器在撞击迪迪莫斯双星小行星系统之前的情景。
图片来源：NASA约翰斯霍普金斯大学应用物理实验室史蒂夫格里本
重现一场古代碰撞
为了测试不同的撞击情景，研究人员使用了伯尔尼光滑粒子流体动力学（SPH）代码，这是伯尔尼大学经过大约二十年开发的一个用于模拟涉及小行星、彗星和行星的碰撞的系统。
该软件将碰撞物体表示为数百万个单独的粒子。
然后，研究人员可以调整诸如重力、密度、材料强度、撞击速度和撞击角度等因素，以观察不同的碰撞如何展开。
伯尔尼大学在模拟行星撞击方面拥有丰富的经验。
此前，同样的方法被用于模拟美国国家航空航天局（NASA）的双小行星重定向测试（DART）航天器撞击小行星迪莫弗斯的过程。
研究负责人萨比娜拉杜坎解释说：该代码在伯尔尼大学的高性能计算集群上运行，是少数能够进行此类模拟的代码之一。
她也是欧洲航天局赫拉任务的赫拉撞击物理工作组的联合主席。
该团队模拟了许多不同的情景，改变了撞击体的大小和速度、撞击角度，以及关于火卫二内部结构的假设。
我们进行了大约一百次模拟——每次模拟大约需要一周时间。
然后，研究人员将这些结果与欧洲航天局（ESA）的赫拉号航天器收集的观测数据进行了对比。
赫拉号（Hera）的主要任务是研究美国国家航空航天局（NASA）的双小行星重定向测试（DART）任务撞击迪莫弗斯（Dimorphos）小行星后的情况。
DART任务有意撞击这颗小行星卫星，目的是测试航天器撞击是否可以改变小行星的运行轨迹，这种技术有朝一日或许能帮助地球防御危险的来袭天体。
2025年3月，赫拉号飞掠火星，借助引力弹弓效应调整轨道，朝向小行星卫星迪莫弗斯进发。
在此过程中，赫拉号还近距离观测了火卫二，为科学家提供了对这颗火星卫星的珍贵新视角。
一次撞击或许能解释两大特征
模拟结果最有力地指向了一种特定情景。
根据该模型，一颗直径约320米的小行星以45度角撞击了火卫二。
那次碰撞可能形成了在南极附近看到的凹坑的大小和形状。
这也可能解释了广泛分布的风化层。
此次撞击会将大量物质抛洒至火卫二表面，掩埋其原有的地表特征。
在某些区域，这些溅射物的堆积厚度可能超过二百米。
因此，我们的模拟显示，单次撞击足以决定性地塑造火卫二目前的地貌，伯尔尼大学空间研究与行星科学分部（WP）的合著者马丁尤齐解释道，他同时担任赫拉号撞击物理工作组的联合主席。
撞击的力度足以使物质在全球范围内重新分布，但又不至于强大到把月球震碎。
模拟结果与航天器观测结果的吻合还表明，火卫二有异常薄弱的外层和高度多孔的内部结构。
这种多孔结构或许有助于吸收并缓冲碰撞的力量，使月球得以在一场足以让碎片散布几乎整个表面的事件中幸存下来。
拉杜坎说：就其物理性质而言，火卫二与所谓的碎石堆小行星更为相似，而非地球的卫星月球。
碎石堆型小行星是主要由松散结合的碎片而非单一整块岩石构成的天体。
但这并不一定意味着火卫二实际上是一颗小行星。
它也可能是由火星遭受撞击时喷射出的物质形成的。
哪些未来任务可以测试……（原句不完整）
对于火卫二的光滑表面和南部盆地，仍可能存在其他解释，但这项新研究提供了一种可以同时解释这两个特征的情景。
它还提供了未来航天器可以验证的具体预测。
日本宇宙航空研究开发机构（JAXA）正在筹备火星卫星探索（MMX）任务，计划于2026年发射。
MMX旨在详细研究火星的两颗卫星，并将火卫一的样本带回地球。
拉杜坎解释说：我们的研究为日本的MMX任务提供了重要而具体的预测，比如火卫二风化层的厚度和分布，以及火卫二物质的力学特性。
这让MMX更清楚地了解其仪器——以及最终的样本采集——可能会面临什么情况。
相关知识（天文术语）
小行星是太阳系内围绕太阳运行的小型岩石天体，体积和质量比行星小得多，主要分布在火星与木星轨道之间的主小行星带。
它们由岩石或金属构成，形状不规则，有些可能含有水冰或有机物质，对研究太阳系起源具有重要科学价值。
BY: University of Bern
FY: AI
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