回眸百万年时光超算揭示陀螺型小行星演化机制

科技日报北京10月21日电 (记者胡定坤)记者21日从清华大学航天动力学实验室获悉,日前该校与北京航空航天大学的联合研究团队在《自然·天文》期刊上发表文章《重建陀螺型小行星表面巨石的演化历史》。团队应用超级计算机天河二号集群对超大规模空间颗粒系统进行仿真研究,模拟太阳系小行星的自旋演化过程,发现了陀螺型小行星形成背后的共同演化机制...《回眸百万年时光超算揭示陀螺型小行星演化机制

科技日报北京10月21日电 (记者胡定坤)记者21日从清华大学航天动力学实验室获悉,日前该校与北京航空航天大学的联合研究团队在《自然·天文》期刊上发表文章《重建陀螺小行星表面巨石的演化历史》。团队应用超级计算机天河二号集群对超大规模空间颗粒系统进行仿真研究,模拟太阳系小行星的自旋演化过程,发现了陀螺型小行星形成背后的共同演化机制

陀螺型小行星因有鼓起的赤道脊,外表形似陀螺得名。这类小行星在太阳系中普遍存在,但其形成机制却一直悬而未决。此前美、日两国探测器近距离观测陀螺型小行星“龙宫”和“贝努”发现,其表面风化层上散布诸多巨石。这些巨石的尺寸表明其与小行星本身的形成时间相当,其中很可能暗藏小行星的地质演化甚至起源线索。

研究团队从巨石分布规律入手,发现小行星表面非均匀散热产生的自旋加速可能是其最终演化为陀螺型的幕后推手。团队使用完全自主开发的空间颗粒动力学软件,建立了千万量级颗粒精度的行星地表模型,在天河二号高性能计算集群上模拟了小行星风化层在百万年时间尺度上的流动和演化。结果表明,自旋加速引起离心力增大,使赤道附近的颗粒层逐渐不稳定,最终滑移并沉积于赤道区域,形成鼓起的赤道脊;同时,地表巨石也随之蠕变移动,位于高纬度的巨石维持稳定,中纬度的巨石陷入下方的流沙中,赤道区域的巨石则被来自中纬度的沉积物完全掩埋。模拟结果与“龙宫”“贝努”的观测结果高度相符。

论文通讯作者、清华大学航天航空学院教授宝音表示,相关成果将服务于我国未来的小行星探测任务,为任务的设计论证提供方法依据和理论支撑。

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