臺北市立天文科學教育館

天文學家正式公開截至目前為止，近地小行星（near-Earth asteroids, NEAs）最大量的雷達觀測資料。研究團隊整理了阿雷西博Arecibo電波望遠鏡的觀測資料，讓我們對於近地小行星能有更多的認識，舉凡它的起源、本質、特性等等，以便未來能保護地球免於撞擊，甚至前往小行星進行採礦作業。

阿雷西博天文台擁有305公尺，曾是世界最大單一口徑的電波望遠鏡， 因維修困難終在2020年崩塌而正式退役。而它在2017年12月至2019年12月期間，所獲得了191顆近地小行星的觀測資料，經工作團隊將研究報告寫於論文發表在《行星科學期刊》。

阿雷西博天文台團隊的Flaviane Venditti博士說：「這個望遠鏡有這麼豐碩的成果，是任何其他現行的設備都望塵莫及的。」

圖一： 16顆近地小行星的雷達影像。小行星自轉方向統一定為影像的右側為接近，左側為遠離，上方為面向地球。

天文學家常藉由光學觀測發現小行星，若再加上雷達的觀測，就更能精確地計算出小行星的距離、速度、形狀、與自轉週期。雷達觀測資料甚至可以辨識小行星表面上，直徑只有10公尺的地貌特徵。

阿雷西博團隊主要的工作是支援NASA行星防禦計畫。我們對近地小行星了解地越多，我們就越有機會將撞擊地球高風險的目標，藉由碰撞將其偏離軌道。牛津大學Ken Amor博士說：「我們對大部分的近地小行星僅略知其一，不知其二，因此需要阿雷西博對近地小行星的大量觀測。」

作為NASA的雙小行星改道測試計畫Double Asteroid Redirection Test（DART）任務的一部份，阿雷西博的雷達數據讓科學家決定要瞄準哪顆小行星。因此阿雷西博的觀測任務扮演了決定性的關鍵角色。

第一作者Anne Virkki博士將這項研究視為行星科學家的數據寶庫，在目錄中詳細列出191顆近地小行星，其中有37顆有詳細且大量的觀測資料，因此能建立目標的3D形狀模型（shape models）。由於建模需要大量的雷達數據，每建一個不僅困難也很耗時，所以通常一次發表一個結果。

圖二：(101955) Bennu的雷達影像(左)，科學家根據其資料建立3D形狀模型(右)。

形狀模型包含了許多深度的科學意義，例如：細部了解小行星的形狀，對於它如何吸收陽光與輻射尤其重要，當小行星表面被陽光加熱後，所產生的熱輻射，其方向會改變他的軌道（編按：稱為亞爾科夫斯基效應Yarkovsky Effect，對10公分至10公里大小的天體影響尤其明顯。這效應經由阿雷西博觀測小行星(6489) Golevka所證實）。

這回的研究還有幾個新發現：

小行星2011 WN15和2014 SR339具有異常高的反照率（albedo），研究人員認為，這表示他們身上富含閃亮亮的金屬。目前鮮少發現富含金屬的近地小行星，未來它們可能會成為小行星採礦的目標。

小行星2017 YE5其實是雙星系統，兩顆小行星的質量略同，是近地小行星中發現第四對擁有等質量的雙星。另外，2017 YE5似乎也是一顆D-type的小行星（反照率非常低），通常這種類型的小行星，身上多帶有有機物，且常見於主帶小行星的外側或更遠的地方。作者認為，2017 YE5可能是地球附近發現的第一顆D-type小行星。再進一步調查分析，它似乎有大量的地下冰。 當帶有水冰的小行星受到陽光的加熱，或是與其他小行星擦撞，會產生水汽的噴發，進一步改變小行星的軌道。這些有揮發物質的近地小行星，可能會改變軌道成為潛在撞擊風險的目標，因此需要天文觀測工作密切監測。

圖三：雷達資料顯示近地小行星2017 YE5為兩顆質量略同的雙星系統。

本篇論文第一作者Virkki博士說明，這次數據公開只是剛開始：「這篇論文就像是電影的預告片，事實上，高品質的資料還需詳細分析，甚至提供資訊給未來規劃小天體的探測任務。」現在科學家僅能分析現有的觀測資料，美國國家科學基金會（the National Science Foundation） 於今年10宣布，將成立阿雷西博教育中心，電波望遠鏡不再維修與重建，阿雷西博的觀測工作正式走入歷史。（編譯/潘康嫻）

資料來源：Sky&Telescope