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防止“隐身”小行星撞地球,是杞人忧天吗?(上)

2023-07-27鞠强

中国科技教育 2023年6期
关键词:隐身天文学家小行星

鞠强

2022 年9 月底,科研人员发表论文描述了他们新发现的3 颗小行星。在这3 颗小行星中,有2 颗是2021 年发现的,另外一颗是2022 年1 月13 日发现的,命名为2022 AP7。他们使用位于智利的Blanco 4 米望远镜上安装的暗能量相机獲得了这一发现。

2022 AP7 在3 颗小行星中个头最大,直径1.1 ~ 2.3千米,很有可能是8 年来天文学家发现的最大潜在危险小行星(Potentially Hazardous Asteroids,PHA),而且观测表明它还会穿过地球的轨道。由于受到其他行星引力扰动的影响,2022 AP7 在未来可能会更接近地球,因此,2022AP7 又被称为“行星杀手”。

与气候变化类似,小行星撞击将很有可能引发全球危机,没有人能独善其身,全球协作成为必要。2022 年9 月27 日,名为“为恐龙复仇”的DART 按计划撞向了孪小星,为人类第一次验证小行星防御技术。那么,什么是潜在危险小行星? 2022 AP7 真的会威胁地球和人类吗?面对可能的威胁,我们有什么应对的办法?世界各国的小行星防御计划是杞人忧天吗?本文作者为您带来深度解读。

不在少数

在很多人的印象中,小行星是浪漫的意象,是圣- 埃克苏佩里的《小王子》中主人公生活的地方。而在天文学的定义中,小行星是太阳系内环绕太阳运行、但是体积和质量都远小于行星的小天体;以冥王星为代表的矮行星,则介于行星和小行星之间。

小行星因为体积小、亮度低,曾经长期隐匿在天文学家的视野外,随着观测能力的逐步提高,天文学家才对小行星有了更多的了解,认识到它们可能给人类带来的威胁。近年来,特别是2022 年,小行星防御成为很多人关注的问题。天文学家估计,太阳系中大小不等的小行星超过100万颗,但是绝大多数小行星与人类没什么关系,天文学家真正关注的是近地小行星及潜在危险小行星。

近地小行星指的是轨道近日点距离在1.3AU 以内的小行星( 日地平均距离为1AU, 即1 个天文单位,1AU=1.496×108 千米)。直径大于150 米、运行轨道与地球平均轨道的最小距离小于0.05AU,大约20 倍地月距离的小行星称为潜在危险小行星。

截至2022 年11 月初,天文学家发现的近地小行星近3万颗,其中直径大于140 米的超过1 万颗,直径大于1 千米的近千颗,而潜在危险小行星超过2 000 颗。

2003 年,美国国家航空航天局(NASA)的一个研究小组指出,直径超过1 千米的小行星撞击地球会引发全球性灾难,而直径超过140 米的小行星撞击地球会引发洲际灾难。

因此,天文学家在观测时,会把140 米和1 千米作为划分小行星大小的分界线。此外,等效直径50 米量级和10米量级的小行星也会引发不同程度的危害。直径为米级的小行星会引发火流星事件,一般不会给人类造成明显的危害。

处在怎样的威胁中?

那么,当下我们面对的小行星威胁处于什么层面呢?

首先,我们可以先长舒一口气,因为根据目前的观测,我们没有现实存在的危险,天文学家还没有发现在本世纪内撞击可能性超过1% 的小行星,包括最新发现的这颗小行星2022 AP7,它的轨道可能发生变化的“未来”也是以百年为尺度计算。

与此同时,我们更应该注意到的是,由于观测时间不长、观测能力有限,绝大部分的近地小行星还没有进入我们的视野,已经发现的可能不到总数的2%,比如70% 的直径为140 米以上的小行星、97% 的直径为50 ~ 140 米的小行星及99% 的直径为10 ~ 50 米的小行星,我们都没有发现。

比如,谢泼德等人在论文中报告的3 颗小行星虽然个头都不小(除了最大的2022 AP7 外,另外两颗小行星2021 LJ4 和2021 PH27 的直径分别为0.3 ~ 0.6 千米和0.9 ~ 1.7 千米),但是因为位于地球轨道和金星轨道内,在耀眼的阳光下几乎隐身,所以直到近期才被发现。类似的情况肯定还有很多。

所以说,我们虽然不必杞人忧天,但也绝非高枕无忧。

绝非风平浪静

提到小行星的威胁,有几个标志性事件不得不提。

第一个是导致恐龙灭绝的小行星撞击事件。一种主流观点认为,大约6 600 万年前,一颗小行星撞击地球,撞击点在现在的墨西哥湾,由此引发的生态灾难最终结束了恐龙称霸地球的时代。

虽然恐龙灭绝的真正原因还不能盖棺定论,但是在地球的历史上,小行星撞击事件对地球生命演化产生了巨大影响却是科学界的共识。

第二个事件是通古斯大爆炸。1908 年,一颗冲进大气层的小行星在俄罗斯西伯利亚通古斯上空发生爆炸。爆炸的威力相当于2 000 万吨TNT 炸药,造成超过2 150 平方千米内的8 万颗树被焚毁。

2013 年2 月15 日,一颗直径约18 米的小天体进入大气层,下降成一颗超级火球,在俄罗斯车里雅宾斯克州上空约30 千米处爆炸,事件造成约上千人受伤,数千幢建筑物遭到损毁。这是距离我们较近的一次标志性事件。

此外,还有一次小行星撞击事件值得一提。

19 世纪末,人们在美国亚利桑那州发现了巴林杰陨石坑(Barringer Crater),这个陨石坑直径1 186 米、深170 米,形成于大约5 万年前。5 万年前尚未有现代人类到达北美洲,因此我们的祖先没有“见证”这一事件,但是这样的撞击在当时肯定对大范围区域内的生态造成了巨大影响。这些事件提醒我们,地球是生命的摇篮,但绝非风平浪静的港湾。

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