當前的“天體警察”,美國波士頓史密森天體物理天文臺的小行星中心(MPC),給自己設定了一個艱巨的任務:發(fā)現(xiàn)和跟蹤盡可能多的小行星,特別是近地天體(NEO)。MPC負責協(xié)調美國四大研究中心的大約30名天文學家和大約200名業(yè)余愛好者的原始觀測數(shù)據(jù),并將這些觀測數(shù)據(jù)與捷克共和國兩個天文臺的后續(xù)觀測結果相結合。
巨大的潛在威脅
借助可以發(fā)現(xiàn)移動光點的特殊設備,以及處理這些觀測結果的計算機,MPC的進展可謂驚人。根據(jù)每日更新的記錄,MPC共計追蹤大約25 000顆軌道已知的小行星和30 000個軌道尚不完全清楚的小行星,另有10 000次目擊等待分析。有待分析的數(shù)字還在以每年增加3 0000 次的速度急劇攀升。該中心每天收到1 000 個天體運行軌道的報告,其中有50%可能是新發(fā)現(xiàn)的小天體。在1999年創(chuàng)紀錄的一個月里,他們宣布發(fā)現(xiàn)了大約5 000個新天體目標。鑒于地球終將再次成為被撞擊的目標,MPC及其相關團隊決心查找出和跟蹤那些可能對地球構成威脅的小行星,特別是2000顆直徑超過1千米的近地天體。
與當前的任務相比,現(xiàn)已取得的成果并不算什么。MPC的目標是記錄所有直徑大于50米的近地天體,它們有可能在下一個世紀成為地球的威脅。據(jù)MPC副主任加雷斯·威廉姆斯(Gareth Williams)估計,直徑為100米或更大的近地天體有32萬顆,50米或更大的有100萬顆。這是一項需要20~25年才能完成的任務。即便如此,一個直徑為10米的近地天體仍然能夠產生一定的威脅,造成重大損害,而這樣的小天體估計有1.5億顆。
近地天體只占穩(wěn)定軌道小天體的一小部分,MPC更進一步的目標是盡可能多地記錄這些目標。有多少小行星需要記錄?MPC假定近地天體只占小行星總數(shù)的0.001%,那么直徑為50米或更大的小天體數(shù)量將是30億。最早一批“天體警察”會被這個數(shù)字所震驚。
地球受到撞擊在所難免?
從長遠來看,地球在未來受到撞擊在所難免,但具體的撞擊時間卻完全無法預知。目前,沒有已知的天體被確認將與地球發(fā)生碰撞。天文學家在未來幾年所能做的就是收集信息,對小天體過去的軌道進行計算,以便建立統(tǒng)計分析。根據(jù)目前的估計,一次像襲擊西伯利亞通古斯這樣大規(guī)模的撞擊可能一個世紀會發(fā)生一次,而被直徑為1.6千米左右的小天體撞擊每隔幾十萬年可能發(fā)生一次。根據(jù)二疊紀和白堊世發(fā)生的大滅絕,每隔1.5億年左右可能會有一顆直徑10千米大小的小行星撞擊地球。但是即使是一顆直徑僅為350米大小的小行星的輕微撞擊,釋放的能量也將超過世界上所有的核武器。
相關風險可以用安全指標來評估量化。美國國會1992年的報告稱,直徑為1.6千米的小行星對地球的撞擊有可能導致世界四分之一人口的死亡,產生的大氣塵??赡鼙?991年的皮納圖博火山爆發(fā)釋放的煙塵多近1000倍。那次火山爆發(fā)使地球變冷的時間持續(xù)了一年之久。如果類似大小的小行星撞擊地球每50萬年就發(fā)生一次,那么每年每個人面臨的風險概率就是二百萬分之一。按人的人均壽命來計算,地球上的人類將有兩萬五千分之一的可能死于小行星撞擊。相比之下,美國人在飛機失事中死亡的概率為兩萬分之一,因龍卷風致死的概率為六萬分之一。
如何用確鑿的事實來解釋統(tǒng)計數(shù)據(jù),是天文學家和越來越多的決策者現(xiàn)在面臨的問題。天文學家對金牛座流星雨有極大的興趣,該流星雨每年6月28日都會如約到達( 由于發(fā)生在白天,它稱不上壯觀)。這些塵埃與恩克彗星位于相同的軌道上。在太陽系范圍內,它們以很小的日心距離圍繞太陽進行公轉。但是,恩克彗星的軌道上不僅僅存在塵埃,還有10顆小行星。已經有一位天文學家——英澳天文臺的鄧肯·斯蒂爾(Duncan Steel)提出,這些塵埃、小行星和彗星源于一顆大約在20 000年前進入了內太陽系的較大的天體。相對于其他同事,斯蒂爾認為大撞擊的概率可能會高得多——西伯利亞級別的撞擊每隔50年發(fā)生一次,而每隔10萬年就有一顆直徑1.6千米大小的天體撞擊地球。
政府官員們現(xiàn)在不僅要處理天文學家提出的證據(jù)和事實,還要回應公眾對地球遭受小天體撞擊日益不安的情緒。美國眾議院于1990年首次對此表達了關注,并指示美國宇航局加大探測計劃和力度。在沒有立即發(fā)生威脅的情況下,官員們仍然面臨著一個問題。畢竟,如果有人在1993年提出:“21個天體在明年撞擊木星的可能性有多大?”答案會是:“數(shù)百萬分之一?!比欢坏揭荒?,撞擊就真的發(fā)生了。用鄧肯·斯蒂爾的話說:“在目前無知的狀態(tài)下,概率推導是不適用的?!?/p>
我們?yōu)榇嗽撟鲂┦裁矗?/strong>
我們?yōu)榇嗽撟鲂┦裁矗康侥壳盀橹梗俜竭€沒有提出正式的計劃,因為危機總是一閃即逝。有潛在威脅的小行星被越來越多地觀測,人們對其軌道加以演算,并發(fā)布世界末日的警告,但最終事實往往表明危險根本不存在。
類似的事件在2000年底發(fā)生過一次。夏威夷的研究人員在近地軌道上發(fā)現(xiàn)了一顆直徑30~70米大小的天體。意大利天文學家安德雷·米拉尼(Andrea Milani)認為這個小天體可能在2030年撞擊地球。美國宇航局將撞擊的概率確定為五百分之一,因此這顆被命名為2000SG344的天體,成為第一個由最新通過的都靈撞擊危險標準進行評估的小天體(見第82頁)。2000年11月3日,國際天文協(xié)會向公眾公開了這一信息,盡管人們仍不知道該天體是什么性質。也許,它只是一塊類似于阿波羅探月火箭第四級的太空垃圾,其表面的高反射率讓它看起來更大些。如果事實確實如此,那么它完全不會構成威脅。此外,對它的軌道的進一步分析表明,這個小天體飛越地球時與地球的距離不會小于420萬千米,即地球到月球之間距離的11倍。于是,2000SG344不再吸引人們的視線,從都靈風險評估標準中被移除了。
不過,潛在的威脅并沒有消除。1994 年,作為美國太空監(jiān)測計劃的一部分,亞利桑那州立大學斯圖爾特天文臺的詹姆斯·斯科蒂(James Scotti)記錄了一顆小行星以距地球105 000 千米的距離掠過地球。從長遠來看(短期來看也是如此),天文學研究和統(tǒng)計分析具有一定的實際作用。應急計劃得以制定,危機處理委員會隨之設立,人類在這一領域不斷投入經費。除非在未來10年出現(xiàn)大的撞擊,我們這支“智人”似乎將進入一個進化的新時代。地球現(xiàn)在有了自衛(wèi)的手段,正如好萊塢電影展現(xiàn)的那樣,人類已經有了一種以火箭、制導系統(tǒng)和炸藥相結合的技術,可以炸裂小行星或引導其偏離原定的破壞性軌道。根據(jù)亞利桑那州大學的湯姆·蓋爾斯(Tom Gahrels)的說法,我們可能還需要一個世紀的發(fā)展以抵御任何強烈的撞擊,“到那個時候,在小行星附近制造一場適度的化學爆炸就足以使其偏離原有軌道?!?/p>
如今,人類第一次在曾滅絕過無數(shù)先輩的災難前有了保障自身生存的能力。創(chuàng)造出人類在其中進化、生存世界的天體們同樣具有摧毀我們的力量,不過它們也推動了人類進行相關的研究。我們應該會有好的運氣,我們可以生存下去。
關注【深圳科普】微信公眾號,在對話框:
回復【最新活動】,了解近期科普活動
回復【科普行】,了解最新深圳科普行活動
回復【研學營】,了解最新科普研學營
回復【科普課堂】,了解最新科普課堂
回復【科普書籍】,了解最新科普書籍
回復【團體定制】,了解最新團體定制活動
回復【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回復【觀鳥知識】,學習觀鳥相關科普知識