如何才能防御小行星撞击地球?

周志宏 2022-10-06 00:37:24

对于如何防御小行星撞击,不仅是民间多有争吵,包括科学界也有许多不同的看法。

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小行星撞击不是小概率事件。

2019年3月4日,一颗编号为2015 EG的近地小行星从距离地球44.1万公里的地方以9.6公里/秒的速度与我们擦身而过,它的大小估计在19到43米之间。

一颗20米大小的小行星如果落在地球表面,将给地球带来多大的影响呢?

2013年2月袭击俄罗斯车里雅宾斯克的陨石,它的宽度仅大约就是20米,但撞击产生的爆炸相当于50万吨的TNT当量,这比美国扔到广岛原子弹的爆炸当量还要强大约25倍。幸运的是,由于俄罗斯地广人稀,因这次小行星撞击事件间接受伤的大约只1500人。

车里雅宾斯克的陨石冲击波造成大范围影响

就在那颗陨石袭击俄罗斯的同一天,另一颗直径达到46米的小行星2012 DA14从距离地球2.7万公里的空中擦过,要知道,地球同步轨道卫星的高度有3.6万公里,这颗小行星比通讯卫星还要近!

(2012 DA14小行星的飞行轨迹,轻微的引力弹弓改变了它的轨道)

一颗直径超过46米的小行星如果落在沙漠、荒野或海洋,它或许不会造成太大的危害,而一旦它袭击人口稠密地区,则会是一场惊天灾难。

这样的灾难距离我们并不遥远。

防御小行星撞击的第一个难题就是,发现并跟踪它!

据美国宇航局公布的资料显示,目前至少有超过1400颗大小超过140米的小行星轨道与地球轨道非常接近,更加可怕的是,这仅仅是太空中对地球有威胁的小行星中的一小部分,还有相当多的威胁并没有被我们发现。

(美国宇航局标识的已知潜在危险小行星的轨道,白色圈为地球轨道)

小行星位于太阳系的三个区域内。

大多数小行星位于火星和木星轨道之间的巨大环中,这里拥有超过200个直径大于100公里的小行星,还包含110万至190万颗直径大于1千米的小行星和数百万颗较小的小行星。

在木星轨道的拉格朗日L4、L5点附近,拥有两个巨大的特洛伊木星小行星群,这里的小行星数量与小行星带的数量大致相当。当然,在太阳系其它行星的轨道上也存在少量类似的特洛伊小行星,它们对地球并不构成威胁。

对地球构成潜在威胁的小行星被称为近地小行星(NEAs),据欧洲航天局称,大约有10,000颗已知的小行星是NEAs。还有许多NEAs并未被发现,因为到目前为止科学家们主要还是依靠光学天文望远镜巡天的方式来发现和标定小天体,而当这些小东西从太阳的方向靠近地球时,它们的身影就会淹没在强烈的阳光里。

(目前已知近地小行星的大小和数量,每个图标代表100颗)

美国宇航局有一个行星防御协调办公室专门负责与其它天文台进行协调,负责发现、跟踪和对具有威胁的小行星进行预警,即便如此,美国科学家也承认还有大量有潜在威胁的小行星并没有被发现。

是不是说,美国人已经做了的事情,我们就不必再做,只需将数据拿来用就可以了?

并非如此!

一方面我们需要对已知的小行星相关参数和轨道数据进行校正,同时也需要防范他们公布的数据中有某些可能存在的“人为失误”对我们造成重要损失。一颗20米直径的小行星早12小时到达地球可能撞击美洲,晚了它撞的就是亚洲!

傻子才完全相信人家。

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对于确定会撞击地球的小行星,如何防御?

美国好莱坞1998年拍过一部关于小行星撞击地球的科幻大片《世界末日》,电影讲述的是一颗像德克萨斯州一样大小的小行星可能在18天内与地球发生碰撞。为了使地球免遭破坏,一群深海石油钻探工人志愿登上小行星,在上面埋下核弹并将其炸开,最后分成两半的小行星擦过地球,拯救了全人类。

《世界末日》中布鲁斯威利斯的角色在最后时刻舍身相救,手动引爆核弹的镜头感人至深,赚了不少美国人的钱和眼泪。但天文学家Phil Plait对此却不以为然,他说“这个片子中犯的科学错误多于视频帧数”,“请不要去好莱坞寻求有关如何处理小行星的建议”。他认为单靠一两枚核弹的能量完全不足以将小行星炸成两半,反而会让地球获得一颗带核辐射的小行星。Phil Plait经过计算后证明,为了炸毁一个影片中大小的小行星,炸弹必须以与太阳产生的能量相同才行。

电影中运用核弹去炸小行星,虽然具有娱乐价值,在科学上却极其不准确。

(计算机模拟结果证明核弹无法摧毁小行星)

科学家们运用超级计算机进行的相关模拟计算证明了Phil Plait的观点,计算结果表明,对付一颗300米大小的小行星,核弹头几乎起不到什么作用,即便是把它炸开,在万有引力的作用下,这些碎片还会迅速聚集到一起。

(约翰霍普金斯大学的计算机模拟结果显示,小行星会在引力作用下重新聚在一起)

对付具有潜在威胁的小行星,我们除了需要找到它、要对它的运行轨道了如指掌,还需要清楚它的结构和元素构成。

目前已知的大多数小行星根据构造大致分为三类: 75%以上的小行星可能由粘土和石质硅酸盐岩组成;大约17%的小行星由硅酸盐材料和镍铁构成;还有一些颜色偏红,似乎主要是镍铁小行星。有研究表明有一些小行星上还存在水和少量有机物质。

到目前为止,应对小行星的威胁并没有形成共识,但科学家们比较普遍地认为来硬的不行,也没有什么投机取巧的办法,唯有早发现、早跟踪,对威胁性大的小行星可以采取“推”的办法,发射航天器着陆到小行星上,使其减速,或者慢慢将其推离原有轨道,尽量远离地球。

美国的NASA正在尝试这么做,中国航天人也制定了行星防御计划,不久的将来我们也会开展对近地天体的探测与分析,并采用物理的办法改变小行星的运动轨迹。

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周志宏

简介:看小小寰球,谈大千世界