記者21日從清華大學(xué)航天動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室獲悉，日前該校與北京航空航天大學(xué)的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)在《自然·天文》期刊上發(fā)表文章《重建陀螺型小行星表面巨石的演化歷史》。團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用超級(jí)計(jì)算機(jī)天河二號(hào)集群對(duì)超大規(guī)模空間顆粒系統(tǒng)進(jìn)行仿真研究，模擬太陽(yáng)系小行星的自旋演化過(guò)程，發(fā)現(xiàn)了陀螺型小行星形成背后的共同演化機(jī)制。

陀螺型小行星因有鼓起的赤道脊，外表形似陀螺得名。這類小行星在太陽(yáng)系中普遍存在，但其形成機(jī)制卻一直懸而未決。此前美、日兩國(guó)探測(cè)器近距離觀測(cè)陀螺型小行星“龍宮”和“貝努”發(fā)現(xiàn)，其表面風(fēng)化層上散布諸多巨石。這些巨石的尺寸表明其與小行星本身的形成時(shí)間相當(dāng)，其中很可能暗藏小行星的地質(zhì)演化甚至起源線索。

研究團(tuán)隊(duì)從巨石分布規(guī)律入手，發(fā)現(xiàn)小行星表面非均勻散熱產(chǎn)生的自旋加速可能是其最終演化為陀螺型的幕后推手。團(tuán)隊(duì)使用完全自主開(kāi)發(fā)的空間顆粒動(dòng)力學(xué)軟件，建立了千萬(wàn)量級(jí)顆粒精度的行星地表模型，在天河二號(hào)高性能計(jì)算集群上模擬了小行星風(fēng)化層在百萬(wàn)年時(shí)間尺度上的流動(dòng)和演化。結(jié)果表明，自旋加速引起離心力增大，使赤道附近的顆粒層逐漸不穩(wěn)定，最終滑移并沉積于赤道區(qū)域，形成鼓起的赤道脊;同時(shí)，地表巨石也隨之蠕變移動(dòng)，位于高緯度的巨石維持穩(wěn)定，中緯度的巨石陷入下方的流沙中，赤道區(qū)域的巨石則被來(lái)自中緯度的沉積物完全掩埋。模擬結(jié)果與“龍宮”“貝努”的觀測(cè)結(jié)果高度相符。

論文通訊作者、清華大學(xué)航天航空學(xué)院教授寶音表示，相關(guān)成果將服務(wù)于我國(guó)未來(lái)的小行星探測(cè)任務(wù)，為任務(wù)的設(shè)計(jì)論證提供方法依據(jù)和理論支撐。