8公里/秒!就在昨晚,地球躲过了一颗楼房大小的小行星
刚刚,一颗“潜在威胁小行星”,于9月2日凌晨同地球擦肩而过——它距地球的最近距离不过地月距离的三分之一。
小行星飞掠地球的轨道示意图。 来源:NASA喷射推进实验室小天体数据库
这颗小行星编号为2011ES4,直径在22至49米之间,约普通楼房大小。
NASA数据显示,2011ES4飞掠地球的速度约每秒8.16公里,最近距离12.13万公里,略小于地月距离(38万公里)的三分之一。
未来,2031年9月2日、2035年9月2日、2036年9月2日、2039年9月2日、2042年9月2日、2045年9月2日、2051年9月2日……它还会接近地球。但是,NASA的监控也显示,尚无该小行星未来与地球碰撞的可能性。
疑问一:什么是“潜在威胁小行星”?
2011ES4属于“潜在威胁小行星”(PHA)。所谓“潜在威胁小行星”,一般指直径不小于100米至150米,与地球交会时最小距离小于0.05个天文单位(约750万千米)的小行星。
根据NASA统计,截至2020年8月28日,人类已观测到2112颗PHA,其中157颗“较大”(直径大于1公里)。值得一提的是,这一数字近几年增长很快,在2008年10月初,NASA的PHA名单上还只有982颗。
近地天体发现数量示意图。 图:NASA近地天体研究中心
“国际上,基本上从1997年前后,大家越来越意识到小行星的重要性,特别是近地小行星对我们可能的威胁。”北京天文馆名誉馆长朱进告诉南方+记者,“但在可预见的未来,PHA列表内的小行星基本没有与地球发生撞击的可能。”
国内首个NEAT小行星发现者、马里兰大学研究员叶泉志告诉南方+记者,目前几乎所有的近地小行星发现和监视计划都由NASA资助,并发现了已知近地小行星中的98%。
值得一提的是,发现小行星的工作不乏业余爱好者的身影。如叶泉志在成为专业研究人员之前,就以天文爱好者身份参与小行星发现工作。其在高中时,即参与NASA的NEAT(Near-Earth Asteroid Tracking,近地天体追踪)项目,成为国内首个NEAT小行星发现者;之后其与台湾省天文学家在2006年至2008年执行的“鹿林巡天”项目,发现了1颗近地小行星。
朱进表示,在对小行星的观测和发现上,早期天文爱好者的贡献非常大,不过随着现在大型巡天项目的应用,对普通爱好者来说,发现小行星其实是越来越难了。
已发现的“潜在威胁小行星”(PHA)轨道模拟图。( 图:NASA喷射推进实验室)
疑问二:会有未被发现的小行星威胁人类安全吗?
衡量近地天体撞击地球危险的指标有都灵指数和巴勒莫危险指数。以较简单的都灵指数为例,其使用0到10这10个整数数字代表危险程度,“0”代表其撞击地球的机会微乎其微可以视作为零,又或是在撞击地球前会在大气层摩擦燃烧殆尽;而“10”则代表该物体撞击地球的机会十分大,并足以造成全球性大灾难。
至今,只有小行星99942在2004年的都灵指数达到“4”,意为“需要天文学家注意,现行计算显示会有1%或以上的可能性造成区域性的冲撞损毁,在绝大多数情况下,进一步的望远镜观测会将危险指数再评为零级”。不过很快进一步的观测证实其威胁不存在,等级回到“0”级。
美国空间科学研究所天文学家阿兰·哈里斯(Alan W.Harris)曾经估算了近地小行星的数量,他研究认为,直径大于1000米的近地小行星可能有970颗到1100颗,截至2014年8月,有90%已经被发现,但随着小行星尺寸降低,其数量也大幅增加,未被发现的也更多。
叶泉志告诉记者:“直径超过1000米的小行星一旦撞击地球,会造成全球范围的毁灭性灾难。但是100米级别的小行星也可以对人类文明造成毁灭性打击,而我们目前对百米级小行星的了解还不到10%。”
2013年2月15日,俄罗斯车里雅宾斯克遭流星袭击,致千余人受伤。分析其轨迹,科学家认为,其可能是一颗阿波罗型小行星(平均轨道半径接近一个天文单位,而远日点大于地球的近日点,它们经常位于地球轨道内),但由于其来自太阳方向,其在进入大气层之前并未被人类观测到。NASA估算,在进入地球大气层之前,这颗小行星尺寸为17米,其质量为1万吨,爆炸释放能量约等于50万吨TNT炸药爆炸。此外,在2004年3月18日,直径大约30米的小行星2004FH,从地球上方大约4.3万千米处飞过,天文学家在其飞掠地球前3天才捕捉到其身影。
疑问三:如果发现一颗较大的小行星即将撞击地球,怎么办?
阿兰·哈里斯根据现有近地小行星发现数量及预估情况,建立模型计算了小行星大小与碰撞风险的关系。他认为,直径50米级的撞击,发生间隔时间为2000年一遇;140米级的,3万年一遇;300米级的,10万年一遇;10千米级的,一亿年一遇。
1967年,麻省理工学院桑多夫(Paul Sandorff)教授在课堂上提出了一个设计:假设小行星“伊卡洛斯”将于18个月后撞击地球,要如何防止灾难发生?
最终,学生们设计了使用当时正在研制中的推力最强的土星5号火箭运载1亿吨当量核弹,使小行星偏离轨道或者炸开。当然这只是纸上谈兵,在2010年,美国科学院曾有报告认为,用核爆炸阻止小行星撞向地球,具体办法可能还需要几十年研究。
除此之外,科学家还设想过用长期作用力来缓慢改变小行星轨道,包括太空拖船、引力拖车、用挖掘机使小行星抛出质量、用强激光照射改变小行星表面蒸发量、用表面喷漆等手段改变光压力等。
另外,还有用航天器动能撞击的方法改变小行星轨道等。
叶泉志表示,对小行星的在轨打击、摧毁的任务基本停留在概念和“好莱坞大片”的阶段。他指出,若发现有小行星冲着地球而来,NASA有通报机制,但基本停留在通报以及灾后援助的层面上。
朱进也说,科学家们是有过一些概念性设想,但其实离实际的应用还差很远。
“也是因为目前还没有发现有实际威胁的小行星。”朱进介绍,首次准确预报小行星撞击地球是在2008年10月6日,天文学家发现小行星2008TC3将在19小时后撞击地球,并发出预报。结果这颗小行星如预期撞击无人居住的苏丹努比亚沙漠。不过这颗小行星尺寸不大,直径仅4米左右,现在其一部分残骸在北京天文馆展出。
值得注意的是,当一颗小行星接近行星或卫星时,它将受到引力摄动,从而可能变更轨道,从先前不具威胁的小行星变为潜在威胁小行星。特别是近地小行星,其接近水星、金星、地球和火星的机会很多,因而即使是那些轨道确定的小行星,仍存在一定风险。
【记者】王诗堃
【统筹/策划】张志超
【作者】 王诗堃;张志超
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