NASA 的露西号探测器在前往木星特洛伊小行星群的途中,进行了一次全面的飞行演练,近距离观测了一颗名为唐纳德约翰森(Donaldjohanson)的小行星。探测器以每秒约 13 公里的速度,从距离该小行星约 960 公里的地方掠过,首次揭示了它的真实面貌。这颗小行星并非一个简单的岩石体,而是呈现出类似花生的独特外形,并在太空中以一种复杂的、双轴旋转的方式翻滚。
尽管地面望远镜曾推测这颗小行星可能具有拉长的形状,但露西号的近距离观察揭示了远比预想复杂的运动模式。唐纳德约翰森小行星实际上围绕两个轴进行旋转:它每 10.5 天完成一次从一端到另一端的翻转,同时每 26.5 天围绕其长轴进行一次摆动。这种“前后摆动”的翻滚运动在已知的小行星中极为罕见。
从露西号传回的影像资料可以清晰地看到,这颗小行星由两个明显的部分组成,通过一条相对狭窄的“颈部”连接,整体外观酷似一个花生。
研究团队推测,这两个瓣状结构最初可能是一个更大的母体小行星,在一次剧烈的碰撞中分裂产生的碎片。随后,这些碎片在自身引力的作用下重新聚集,形成了当前的花生状小行星。该小行星的轨道特性表明,它很可能属于埃里戈内(Erigone)小行星家族,该家族的起源可以追溯到大约 1.55 亿年前,当时一颗更大的母体发生了破碎。
科学家们估计,唐纳德约翰森在形成初期,其自转速度至少是现在速度的十倍。在过去的 2000 万至 6000 万年间,它的自转速度逐渐减慢至目前的水平。这种减速很可能是由 YORP 效应引起的。该效应是指太阳照射小行星表面后,热量以红外辐射的形式释放,产生微小的反冲力。由于小行星形状的不对称性,这些力累积起来会形成一个净扭矩,从而在漫长的时间里改变其自转状态。随着自转减慢,离心力与引力之间的平衡被打破,导致表面松散的岩石碎屑沿坡面滑落,这使得影像中许多陨石坑的边缘呈现出被“磨平”的痕迹。
露西号搭载的光谱仪还在小行星表面探测到了富含铁的层状硅酸盐(粘土矿物)的信号。这类矿物的形成需要液态水的参与。然而,研究表明,这种水作用过程可能是短暂且有限的。如果长期处于水的环境中,粘土中的铁会被镁等元素所取代。这一点与 NASA 的 OSIRIS-REx 任务探测到的贝努(Bennu)小行星以及日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)的隼鸟 2 号任务探测到的龙宫(Ryugu)小行星形成了鲜明对比。后两者表面发现了富镁粘土,表明它们的母体曾经历过长达数百万年的水蚀变。这些差异表明,这三颗小行星的母体可能形成于太阳系早期不同的时空区域,之后才迁移到了现在位于主带的位置。
这颗小行星以 1974 年在埃塞俄比亚发现著名古人类化石“露西”的古人类学家唐纳德 · 约翰森(Donald Johanson)命名。露西号探测器本身的名字也是来源于这具对理解人类起源至关重要的化石。此次飞越是露西号为期 12 年旅程中访问的第二颗小行星,此前它已于 2023 年飞越了小行星丁基内什(Dinkinesh)。该探测器预计将于 2027 年 8 月 12 日飞越第一颗木星特洛伊小行星欧律巴忒斯(Eurybates),正式开始其主要科学探测任务。