如有小行星沖地球而來,我們該如何得知它是否具有威脅性?

北京時間4月15日消息,據國外媒體報道,有很多事物會對地球造成威脅,比如氣候變化、自然災害、太陽耀斑等等。但有一種威脅尤其能激發人們的想象力,也是書籍和電影中的常見主題——小行星在我們的太陽系中,有成百上千顆名叫小行星的太空岩石,大小從幾米到幾百公里不等,主要是太陽系行星在46億年前形成時產生的遺留物。

與太陽間最小距離小於1.3天文單位(地日距離為1個天文單位)的天體被稱作近地天體,對地球的威脅最大。

小行星擊中地球並不鮮見。每年都會有成百上千顆隕石落到地球表面,不過大多數都很小,不值得擔憂。但地球偶爾也會被較大的隕石擊中,造成一定破壞。2013年,車爾雅賓斯克隕石在俄羅斯上空爆炸,導致數百人受傷。最極端的還要數6600萬年前,一顆小行星擊中了地球,造成了恐龍的滅絕。

科學家想弄清未來接近地球的小行星可能會對我們造成多大威脅,以及我們應該怎樣做,才能避免地球遭到嚴重傷害。儘管就我們所知,目前並沒有小行星對地球形成嚴重威脅(2021年底,在進一步明確軌道之後,原本認為有可能撞上地球的小行星阿波菲斯被排除了這種可能性,接下來至少100年內都不可能對我們造成威脅),但科學家還是想確保,假如有一顆小行星直奔我們而來,我們可以及時做好準備。

及時發現

隨着我們探索太陽系的方法不斷改進,發現的小行星也越來越多,2019年發現的近地天體多達3000顆左右。但在我們目前了解的情況中,還存在一些關鍵缺口函待解決。例如,假如我們發現一顆小行星正向我們飛來,我們要如何才能判斷它是否會構成威脅呢?

從發現一顆新的小行星、到它撞上地球,可能只隔了幾天的工夫,這類小行星被叫做“迫在眉睫的撞擊物”。

意大利航天局的埃托雷·佩羅茲博士和同事們正在開展一項名為NEOROCKS的項目,希望能在短時間內對此類小行星進行快速分析,判斷出它們的危險等級。

“我們正在進行一項實驗,看看從發出新天體警報開始、到開展後續觀察,我們發出一條完整指揮鏈的速度可以有多快”。佩羅茲指出。

由世界各地眾多望遠鏡發現的新小行星都會被上傳到一個名叫“小行星中心”(Minor Planet Center)的網站上。NEOROCKS項目計劃用更先進的望遠鏡跟進這些發現,如位於智利的甚大望遠鏡,從而弄清特定小行星的各項性質,包括大小和成分等等。

“假如某顆小行星由不均勻的岩石構成,它甚至都無法作為隕石到達地表,”佩羅茲博士指出,“但如果小行星結構堅硬、體積夠大,就會撞上地面,形成撞擊坑。我們的目標就是弄清究竟會發生哪種情況。”

圖2:小行星擊中地球並不鮮見。2013年,車爾雅賓斯克隕石在俄羅斯上空爆炸,導致數百人受傷。

圖:小行星擊中地球並不鮮見。2013年,車爾雅賓斯克隕石在俄羅斯上空爆炸,導致數百人受傷。

快速響應

雖然由於疫情影響,該項目工作至今一直止步不前,但該團隊希望能在明年恢復快速反應觀測。未來若我們發現一顆足以造成破壞的小行星正向我們飛來,該方法或許能幫助撞擊區域的人員及時撤離。

不過,假如我們發現再過幾年可能會被一顆較大的小行星撞上,我們就要設法讓其偏離方向、繞過地球了。NEO-MAPP項目就在針對這一點展開研究。

今年11月,NASA將針對雙小行星系統“迪迪莫斯”與“迪莫莫斯”開展一項名為“雙小行星重定向測試”的任務,嘗試改變小行星軌道。執行該任務的航天器將於2022年10月與迪莫莫斯相撞,希望能使其圍繞迪迪莫斯轉動的軌道稍加變動,使原本11.9小時的公轉周期增加或減少幾分鐘。

NEO-MAPP項目將利用該項目採集的數據,再加上歐空局計劃於2024年開展的一項名叫“Hera”的後續任務,確認NASA此次任務是否取得了成功。這一方法名叫“動能撞擊法”。有朝一日,我們或許真的能利用這種方法,使某顆幾年後可能撞擊地球的小行星偏離原有軌道。

“在雙小行星重定向測試完成後,Hera探測器將抵達‘犯罪現場’,” NEO-MAPP項目協調員、法國國家科學研究中心的帕特里克·米歇爾博士指出,“它將對撞擊效果進行測量,全面總結此次事件的特徵。”

要想使小行星發生偏移,或許還有其它方法。例如,我們可以利用航天器的引力,使小行星的軌道略微改變,這個過程比動能撞擊慢得多。或者我們也可以利用核爆炸,將小行星推離。但到目前為止,雙小行星重定向測試仍是唯一計劃開展的技術論證項目,況且國際公約禁止使用核武器。

重要“會晤”

此外還有另一項任務:日本的“隼鳥2號”探測器計劃於2031年造訪一顆名叫1998 KY26的、體積極小的小行星。它的直徑只有30米,將是航天器有史以來接觸過的最小的小行星。但這次會面將為我們提供許多關於此類天體的關鍵信息。

“這是一個自轉速度超快的天體,不到10分鐘就能轉動一圈。”米歇爾博士指出,“這正是我們想了解的一類天體。它們的轉動速度如此之快,究竟意味着什麼呢?”如能理解這一點,我們便能弄清許多不解之處,比如:該天體自轉如此之快,為何還能保持完整、不會解體呢?

體積較小的小行星更難進行追蹤,但撞上我們的頻率更高。如能充分理解這些天體,找到快速響應、迅速撤退撞擊區域居民的方法,同時不斷測試大型小行星轉向技術,將對未來保護地球起到至關重要的作用。儘管目前暫時沒有小行星對地球造成威脅,但該來的遲早會來,我們必須時刻做好準備。

“幸運的是,像恐龍滅絕那種規模的撞擊事件每1億年才會發生一次,”佩羅茲博士指出,“但這並不意味着撞擊頻率總是一成不變,可能還會發生區域級別的撞擊事件。所以我們必須準備好。”(葉子)

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