我们可能会认为小行星只是一些漂浮在太空中的大大小小的岩石块。不过，它们远比我们想象的要复杂得多：在大小、形状、成分甚至随时间的演变方面，它们显示出令人难以置信的多样性。过去几十年间，天文学家才开始认识到小行星值得研究。很长一段时间以来，人们对它们嗤之以鼻，甚至因其污染观测到的“重要”天体（如恒星或星系）而称之为“天空中的害虫”。随着观测仪器和技术的改进，小行星成为了独立的研究对象。
如今，借助于航天探测器，我们可以近距离研究某些小行星，更好地理解它们的复杂性，特别是那些拥有小卫星的小行星。和行星一样，小行星也可以拥有卫星！这一发现让天文学家大为惊讶。第一个“二元小行星”是在1993年发现的，当时美国宇航局的伽利略号探测器在飞往木星的途中飞越了一颗长约60公里的小行星艾达。图像显示在艾达周围存在一个直径为1.6公里的小伙伴，命名为达克特尔。
自那以后，天文学家已经发现了数百颗拥有小卫星的小行星，但这些卫星的起源仍不清楚。根据一种假设，这些卫星是在其母体形成时可能在一颗更大的小行星撞击时形成的一部分。抛出的碎片可能会聚集形成多个物体，如果两个物体以相同速度和方向运动，它们可能会通过引力结合，形成一个二元小行星。但也有可能在一次低速碰撞后，从小行星上剥离的碎片直接聚集形成卫星。
这些假设可能解释了一些观察到的小行星-卫星组合，但就像天文学中常见的情况一样，现实情况比我们初看起来更复杂。大多数小小行星是由小岩块通过自身重力结合在一起的，更像是“碎石堆”而不是单一的物体。几次接近地球轨道的小行星任务接近了几颗小行星，所有这些小行星都是松散结合的碎片堆。例如，近地小行星迪迪莫斯，最大的长度约850米，拥有一个约为其五分之一大小的卫星迪莫佛斯；它们都是密度较低的岩块集群。
这种相似性可能有助于进行具有潜在意义的比较。这两个物体都是椭圆形的，像被压扁的球（称为“扁椭球”）。这正是像迪迪莫斯这样快速旋转的松散岩块集合物所预期的，其旋转周期约为两个小时十五分钟。如此快速的旋转产生了强大的离心力，使得构成小行星的岩块逐渐向赤道移动，赋予其扁平的形状。
迪莫佛斯的扁平化更令人惊讶，因为这颗小卫星旋转速度太慢，无法产生足够的离心力来改变其形状（其旋转周期最初为11小时55分钟，随后在2022年被美国宇航局的DART探测器撞击后减慢了约33分钟）。那么是谁压扁了迪莫佛斯？伯尔尼大学的John Wimarsson及其同事在《Icarus》杂志上发表的一项研究提出了一个可能的答案，这或许也能解释二元小行星的多种形状。
描述小行星卫星形成最普遍的假设是所谓的“质量损失”。在这种假设中，初始小行星旋转得非常快，以至于物质从其表面被抛出。一开始，小行星的旋转速度可能还不足以抛出岩石。它们形成时旋转速度可能较慢。然而，一种看似不可能的能量来源可以逐渐增加它们的旋转速度：太阳光。在物理学中有一个奇特但经过完全验证的事实：光子——光的粒子——没有质量，但它们有动量。
这意味着它们可以将部分动量转移到一个物体上，在这里，改变小行星的旋转速度。岩石吸收了太阳光，然后以红外辐射的形式重新发射出部分能量。如果小行星是一个完全光滑的球体，那么这种辐射会均匀地向所有方向发射，不会引起任何变化。但小行星远非完美的球体：它们更像是崎岖不平的土豆。因此，吸收的阳光不会均匀地散射，而是更多地在某些方向上。
这种情况会产生微小的推力，略微改变小行星的旋转，最终可能加速到离心力超过其微弱重力使物质从赤道被抛出。这个机制被称为“亚耳科夫斯基-奥基夫-拉兹耶夫斯基-帕达克效应”，或简称“YORP效应”。对于合理大小的小行星，即直径几百米的那些，从表面抛出的物质不会快速到完全逃逸到太空中：它们会在小行星周围形成一个轨道盘。如果这个碎片盘离小行星太近，潮汐力可能会撕裂它并阻止形成卫星。
然而，潮汐力随着距离的增加而减弱，因此足够远离小行星的碎片盘可以形成一个小卫星。即使在这种情况下，潮汐力仍会影响卫星的形成。盘中的物质将优先从径向（从内部到外部）向成型中的卫星降落，赋予它橄榄球的形状——称为“长椭球”——其长轴指向原体。如果我们只考虑这一过程，大多数小行星卫星应该是这个形状。但形成卫星显然是一件复杂的事情。小的初始卫星可能出现在碎片盘中，然后相互碰撞。
John Wimarsson和他的同事们显示，这些碰撞也可以改变卫星的整体形状，使其从长椭球变为扁椭球，这正是迪莫佛斯的情况。最终的形状取决于碰撞的猛烈程度以及几何上的考虑，但最终的扁平化是这一过程的一个特征。值得注意的是，对于初始密度更大的小行星，它们产生的潮汐力更强，正在形成的两个长椭球卫星之间的碰撞可形成所谓的“二叶小行星”——两个圆形的质量相互接触，就像雪人的身体。
2023年，美国宇航局的Lucy任务在拍摄小行星丁基内什的近距离图像时，发现其卫星塞拉姆就是这种奇特的二叶形状。小行星还可以呈现其他形状，例如神秘的“钻石形”贝努和龙宫，它们看起来像一对侵蚀的金字塔粘在一起。这种形状的成因尚不完全清楚。它可能涉及上述大多数因素，以及碎石在低重力条件下相互移动的方式。有一种假设甚至认为，龙宫最初可能是一颗彗星，随着物质的减少它最终变成了小行星。
显然，小行星的形成还有很多值得学习的地方。鉴于有些小行星可能有朝一日会撞击地球并造成巨大破坏，努力了解它们不仅是出于智力上的好奇心，将来也可能成为人类生存问题。