2018年7月21日，Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (《英国皇家天文学会月刊》)发表了中科院紫金山天文台季江徽课题组与其合作者基于嫦娥二号探测数据对近地小行星图塔蒂斯形成机制的最新研究成果，揭示了在地球潮汐效应作用下可形成该小行星延展型双瓣结构。该项成果对深入了解近地双小行星的形成与演化具有重要科学意义。
图塔蒂斯是对地球构成潜在威胁的最大近地天体，在2012年之前每4年会接近一次地球，因此一直以来为国际社会所广为关注。据估计，地球附近存在数百万颗几十米大小但未被发现的近地天体，对人类生存形成长期隐患。2012年12月13日，我国嫦娥二号探测器在完成既定任务后在距地球约700万千米远的深空，以10.73 km/s的相对速度近距离飞越了图塔蒂斯，获得了一系列高精度光学图像（图1），发现图塔蒂斯具有双瓣结构-由较小一端的“头部”与较大一端的“身体”组成，即为一颗近地接触双小行星。近年来大量天文观测表明，直径大于200米的近地小行星中大约14%属于该类接触双小行星，其基本特征是呈现双瓣结构，由两部分构成。因此，如何形成这种非常有趣的双瓣结构的小行星是一个值得关注的科学问题。
图1 嫦娥二号飞越探测图塔蒂斯光学图像（Huang et al., 2013）。
在研究中，研究人员提出一种图塔蒂斯形成的新机制：假设最初图塔蒂斯的“母体”是一颗双小行星，即由主星与卫星组成，它们相互之间潮汐锁定。由于图塔蒂斯的轨道倾角很小，在太阳系绕日轨道运行中它有较大概率近距飞越地球，因此地球引力影响了主星和卫星的轨道同时地球的潮汐作用使其形状发生变形，结果导致卫星轨道失稳而与主星发生低速碰撞，最后两者并合后形成了图塔蒂斯目前形状特征-双瓣延展型结构（图2）。在本项研究中，科研团队基于散体力学软球离散元接触模型，利用N体模拟方法开展了大量数值计算，揭示了该小行星的形成过程。这些研究表明行星潮汐效应在近地小行星形成演化中起到重要作用，阐明了分离双小行星与接触双小行星之间的联系，可为我国未来小行星深空探测任务科学目标提供科学依据。
图2 图塔蒂斯小行星双瓣结构的形成过程（Hu et al., 2018）。
长期以来，紫台行星科学团队立足于基础研究，与合作者持之以恒深度挖掘嫦娥二号探测数据，揭示了图塔蒂斯小行星的物理特性、表面特征、内部结构与形成机理（Huang, Ji & Ye et al.2013, Scientific Reports）；发现图塔蒂斯小行星表面大部分碎石来源于早期母体形成时的残留碎片，获得其表面撞击坑保留年龄约为16亿年（Jiang, Ji，Huang et al.2015, Scientific Reports）；揭示了其自转轴与角动量轴之间的较大夹角导致该小行星在空间中“翻跟头”（Zhao, Ji，Huang et al. 2015, MNRAS）。
图塔蒂斯系列研究成果在国内外取得了很好的反响：在2014年第十二届“小行星、彗星和流星”国际会议（ACM2014）作大会特邀报告，于2016年在第十七届“中美Kavli前沿科学研讨会”作大会特邀主题报告，在每10年出版一期的国际著名小行星综述专著Asteroid IV（约10年出版一次）中大篇幅介绍与引用，入选 “2013年度十大天文科技进展”，入选《国家自然科学基金资助项目优秀成果选编（六）》，入选“十八大”以来中国科学院创新成果展。
该工作的第一作者为紫金山天文台胡寿村博士，合作者包括美国马里兰大学和清华大学的研究人员，该项研究工作得到了国家自然科学基金项目（11473073, 11503091, 11661161013, 11633009, 11673072）、中科院创新交叉团队、中国科学院行星科学重点实验室等资助。
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