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小行星頻繁飛掠,地球會(huì)有危險(xiǎn)嗎?

澎湃新聞?dòng)浾?徐明徽
2020-02-16 09:33
來源:澎湃新聞
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近日,一則模糊來源的消息刷屏朋友圈:“具有潛在威脅性的小行星正在高速向地球運(yùn)動(dòng)。”這一消息的傳播讓不少人生起憂慮,畢竟一些研究認(rèn)為,曾經(jīng)的地球霸主恐龍就毀滅于行星撞擊地球的災(zāi)難之中。

不過隨后NASA旗下的官方推特賬號(hào)Asteroid Watch,對(duì)這條信息進(jìn)行了說明,這顆編號(hào)為" 2002 PZ39 "小行星屬于阿波羅型小行星,并不會(huì)對(duì)地球造成威脅,它在577萬公里之外與地球擦肩而過,這是個(gè)安全距離,相當(dāng)于地月距離的15倍。之所以編號(hào)為“2002 PZ39”,是因?yàn)樘煳膶W(xué)家們?cè)?002年美國(guó)林肯實(shí)驗(yàn)室就發(fā)現(xiàn)了這顆小行星。

天文學(xué)家們根據(jù)近地天體的運(yùn)動(dòng)軌道,近地天體分為阿莫斯、阿波羅等多種。阿波羅型小行星是在徑向方向穿過地球軌道,但軌道面卻在地球橢圓軌道(太陽在天球上的軌跡就標(biāo)示著地球的軌道)之上或者之下的天體,它們一般也不會(huì)與地球軌道相交。然而它們的軌道會(huì)隨著時(shí)間變化,于是也有可能偏離到危險(xiǎn)區(qū)域以內(nèi)。

阿雷西博天文臺(tái)2020年2月4日和5日拍攝的圖像,相對(duì)清楚地記錄到2020 BX12

事實(shí)上,每年都會(huì)有不少小行星與地球有驚無險(xiǎn)地擦肩而過。在2月3日,就有另一顆名為2020 BX12,直徑200-450米的小行星以大約9萬公里/小時(shí)的速度移動(dòng),它是最近幾周闖入地球附近區(qū)域的最大小行星之一。它飛掠地球時(shí),距離更短些,只有430萬公里,但也超過地月距離11倍。

2020 BX12也屬于阿波羅型小行星,會(huì)來回穿梭火星和地球軌道,它還將在2022和2024年繼續(xù)飛掠地球,但距離都會(huì)比這次遠(yuǎn)。

雖說行星撞擊地球的概率微乎其微,但畢竟有存在的可能。相撞的頻率和強(qiáng)度一直是個(gè)有爭(zhēng)論的話題。是否會(huì)有東西在我們關(guān)心的時(shí)間尺度上撞到地球并造成破壞?人們并沒有完全確定的答案。

美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院士麗莎·蘭道爾在《暗物質(zhì)與恐龍》一書中根據(jù)數(shù)據(jù)做了一些評(píng)估,來讓讀者們更加清晰地了解小行星撞擊地球的頻率和強(qiáng)度。

這張圖表顯示了撞擊的數(shù)目(左側(cè)縱坐標(biāo))和大致的撞擊間隔時(shí)間(右側(cè)縱坐標(biāo))與近地天體的直徑的關(guān)系。上面的坐標(biāo)給出了假設(shè)天體在撞擊時(shí)的速度是每秒20公里的情況下,所能釋放出的能量(以TNT當(dāng)量為單位)。橫坐標(biāo)上同時(shí)標(biāo)出了天體的星等:虛線是2003年的估算,圓圈是新的估算結(jié)果,實(shí)線表示2009年以前發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)目。

圖中標(biāo)度都是對(duì)數(shù)尺度,意味著天體大小的變化對(duì)應(yīng)的時(shí)間尺度變化可能比你想象的要大得多。比如,10米大的天體可能每10年造訪地球一次,而25米大的天體可能每200年才會(huì)撞擊地球一次。這也就意味著,測(cè)量值的微小變化可能會(huì)對(duì)預(yù)測(cè)值造成很大的改變。

圖表上邊框的標(biāo)度顯示一個(gè)給定大小的天體在每秒20公里的速度下所能釋放的能量,單位是兆噸。比如,一個(gè)25米大的天體能釋放出的能量是1兆噸。

舉例來說,一個(gè)500米大小的天體撞擊地球的頻率估計(jì)為10萬年一次,1000米大的天體大約為50萬年一次,而一個(gè)5000米大小的天體要 1000萬年一次。圖9-3也同時(shí)告訴我們,一個(gè)可以滅絕恐龍的大約10公里大的天體撞擊大約 1000萬年~1億年才會(huì)發(fā)生一次。

發(fā)生撞擊當(dāng)然會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的危害,麗莎·蘭道爾在《暗物質(zhì)與恐龍》中也展示了一張來自美國(guó)國(guó)家科學(xué)院研究報(bào)告中的表格。大流星撞擊比自然災(zāi)害要少見得多,因此它們并不會(huì)造成迫在眉睫的威脅。但是一旦發(fā)生,它們所釋放出的能量和嚴(yán)重程度將是毀滅性的。

雖然小行星撞擊地球的威脅概率太小,但如果即將發(fā)生了,我們能做什么呢??jī)蓚€(gè)應(yīng)對(duì)的基本措施就是摧毀它或者使其偏移軌道。

麗莎·蘭道爾介紹,摧毀并不一定是個(gè)很好的辦法。如果你把一個(gè)正要撞向地球的天體炸成很多飛向同一方向的小石塊,反而會(huì)增大撞擊的概率。雖然每個(gè)小塊的破壞力比較小,但如果有辦法能把撞擊數(shù)目也減少的話就更好了。

因此,將小行星偏移軌道的方法似乎更加合理。最有效的偏移方法是使飛來的天體增速或者減速,而不是側(cè)推。地球其實(shí)是很小的,而且圍繞太陽轉(zhuǎn)動(dòng)的速度很快,大約每秒30公里。根據(jù)飛來天體的方向,將它的軌道改變一下,只須讓它提前或者拖后7分鐘——這是地球在公轉(zhuǎn)軌道上移動(dòng)一個(gè)地球半徑的時(shí)間,這樣做就可以避免一次撞擊而將其變成一次激動(dòng)人心卻無害的擦肩而過。這并不是一個(gè)很大的軌道改變。如果我們能提前足夠的時(shí)間(哪怕只是幾年)探測(cè)到這種危險(xiǎn)天體,即使是速度上的一個(gè)很小改變,就足夠達(dá)到目的了。

不過,如果是一個(gè)直徑大于幾公里、可以造成全球性破壞的天體撞擊地球,那么無論是摧毀還是偏移,都無法拯救我們。幸運(yùn)的是,這種撞擊在接下來的100萬年里估計(jì)不會(huì)發(fā)生。

《暗物質(zhì)與恐龍》書影

如果碰上小一點(diǎn)的天體,原則上我們是可以自救的。麗莎·蘭道爾介紹,最有效的偏移方法是核爆炸,它能阻止一個(gè)最大直徑為1 000米的天體的撞擊。然而,法律是不允許在太空進(jìn)行核爆的,所以現(xiàn)在這種技術(shù)還沒有被開發(fā)出來。另一種可能的方法是用一個(gè)物體與飛來的小天體撞擊,這樣此物體的動(dòng)能(也即運(yùn)動(dòng)的能量)就會(huì)轉(zhuǎn)給小行星。如果提前量足夠,特別是如果多次撞擊小行星,將會(huì)使直徑幾百公里大的天體轉(zhuǎn)向。其他可以使小行星發(fā)生偏移的方法可以是太陽能板、將衛(wèi)星作為引力拖船、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等任何可能產(chǎn)生足夠推力的物體。這種技術(shù)最終可能會(huì)對(duì)100米大小的天體有效,但是需要有幾十年的提前量。所有這些方法(以及小行星本身)都需要更多的研究,因此現(xiàn)在就下定論哪種方法更有效還為時(shí)尚早。

    責(zé)任編輯:張喆
    校對(duì):欒夢(mèng)
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