地球行星防御计划:在太空“打台球”

文摘   2024-10-14 20:30   北京  

在人类知晓恐龙灭亡的原因后,小行星就成了悬在人类头上的“达摩克利斯之剑”。


撰文 |  王亚坤

《看天下》杂志原创出品 

地球渺小且脆弱。


有时,一颗来自太空的“疯狂的石头”,就能给地球生命带来毁灭性打击。


恐龙对此并不陌生。


6600万年前,一颗珠穆朗玛峰大小的“石头”以每秒2万米的速度撞上地球,在墨西哥尤卡坦半岛留下了一个恐怖的深坑。


人类只能想象灾难发生时的场景:撞击产生的能量,相当于76亿颗广岛原子弹同时爆炸,冲击波掀起上千米高的海啸,岩石碎裂产生的尘埃云遮蔽天空,挡住太阳,气温瞬间下降了20℃。地球迎来一个持续15年的寒冬,3/4的物种灭亡,包括统治地球的恐龙。


人们给这块陨石起了一个名字:希克苏鲁伯。在玛雅语中,它的意思是“恶魔的尾巴”。


知晓恐龙灭亡的原因后,小行星就成了悬在人类头上的“达摩克利斯之剑”。它来过一次,就可能再来一次。

9月15日,又一颗小行星向地球袭来。


这颗名为“2024 ON”的“石头”,时速4万公里,有60层楼高,约两个足球场大小。


幸运的是,它在离地球99万公里的地方“急刹车”,转了个弯,和地球“擦肩而过”。这让密切关注其轨道的科学家们松了一口气。


不过,危机并未彻底解除,还有更多小的行星正在冲往地球的路上。


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“美人迈兮音尘阙,隔千里兮共明月。”


这是中国南北朝诗人谢庄面对月亮时发出的感慨。但是,真实的月球表面,并不像人类从远处看到的那样美丽。相反,上面布满了大大小小的坑,这些丑陋的“伤疤”,几乎都是陨石撞击月球留下的。


地球是个例外,尽管也常被陨石“光顾”,但并没有遍布陨石坑,主要的“功臣”是大气层。


这是地球的“天然长城”,9成撞击地球的小行星经过大气层后,就已经燃烧殆尽,不会造成威胁。


真正有威胁的,是那些直径在20米以上的“大块头”。


2013年2月15日,俄罗斯车里雅宾斯克一个平静而晴朗的冬日,一颗直径20米左右的小行星以每秒1.8万米的速度撞向这座城市,在其上空爆炸。


撞击释放的能量相当于30颗广岛原子弹。冲击波导致数千座建筑受损,窗户破碎,飞溅的玻璃碎片造成1500多人受伤。


这是100多年来,撞击地球的最大的一颗小行星。


在此之前,人类有记载的威力最大的小行星撞击地球事件,也发生在俄罗斯。那是1908年通古斯大爆炸,一颗直径50米的“石头”以每秒2.7万米的速度在通古斯河上空爆炸,摧毁了约8000万棵树。那一天,黑夜变成了白昼。


对人类来说,幸运的是,这样的灾难事件发生的频率很低。


非洲乍得湖北部的奥隆加陨石坑,它是由一颗直径1.6公里的彗星或小行星与地球相撞形成的,这种撞击每一百万年大约发生一次。(@视觉中国 图)

在太阳系中,有超过100万颗小行星。小行星撞击地球的机制,有点像“反向彩票”,越是倒霉的事,发生的概率越小。那些直径更大、危害程度更高的小行星,数量相对更少,撞击地球的可能性也更低。


比如,每两周就有1颗直径约1米的小行星撞击地球,但它们几乎不会造成什么危害。相反,造成车里雅宾斯克爆炸大小的小行星,每50~100年才“光顾”一次地球。而造成恐龙灭绝的“希克苏鲁伯”大小的小行星,每1亿年才会撞击地球一次。


美国国家航空航天局(NASA)已经绘制了超过3.3万颗可能接近地球的小行星的轨道,这也是科学家知道“2024 ON”不太可能撞击地球的原因。


但科学家们明白,灾难可能毫无征兆地降临。数以千计的小行星在强烈的太阳光下隐藏移动,其中包括许多大到足以摧毁一座城市的“石头”。欧洲航天局警告称,数十颗直径大于1公里,并能够引发全球灭绝事件的小行星,仍然潜伏在太阳系中未被发现。


而且,虽然小行星撞地球概率极小,可一旦真发生,其危害又是人类不可承受的。因此,包括中国在内的一些国家,也都持续进行着小行星防御研究和相关计划。

“宇宙台球游戏”

2022年9月26日,NASA发射的一颗重约0.5吨的航天器,以2万公里的时速撞上一颗名为“双卫一”的小行星,改变了它的轨道。


“双卫一”和罗马斗兽场大小相当,距离地球1100万公里,并不对人类构成威胁。这次撞击,只是一次实验。


随着价值3亿美元(约合21亿元人民币)的航天器的撞击,“双卫一”的轨道发生了微小偏离。撞击产生的尘埃,使得它拖着像彗星一样长长的尾巴,在宇宙中很显眼。


这是人类历史上第一次改变小行星的轨道,由NASA下设的行星防御协调办公室执行。


2016年NASA成立的这个办公室,并非人类唯一的“守护者”。据新华社报道,2024年9月5日,中国首次公布了近地小行星防御任务方案设想,同时,希望与国际伙伴在联合研制、联合观测、数据共享等方面开展多层次、全方位合作,共同守护地球。


目前,国际社会防御小行星撞地球的方法主要有两个:用高速航天器撞击小行星以改变其轨道,或者用核弹轰击。


而NASA进行的前述撞击实验,是唯一经现实证明可以偏转小行星的方法。这在本质上是一场“宇宙台球游戏”,把航天器的动量传递给小行星,就像打台球一样。


这个方法的缺点是,小行星越大,使其偏转需要的航天器就越多。如果想改变一个直径1.5公里的小行星的轨道,需要同时发射1000枚人类目前能造出的最大火箭,这不切实际。


另一种方法,用核弹爆炸改变小行星的轨道,目前还只是一个理论,并没有用实验证明过可行性。


更大的挑战是时间。在行星防御演习中,天文学家在假想的小行星撞击地球前15年就得到了警告。这给了他们充足时间来实施行星防御计划。但如果在撞击前一两年才发现小行星,情况会变得很危险。


全球监测因而至关重要。2018年2月,中国也作为正式成员加入国际小行星预警网。2024年9月5日,中国监测网首次对预警小行星开展了接力追踪观测。


希克苏鲁伯曾经毁灭过恐龙,面对相似的威胁,人类并不会坐以待毙。即便在这个撕裂的时代,人类依然在这个问题上保持着协作与团结。




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