近日，天文學(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)，一顆直徑100米至300米的小行星正以每秒14公里速度穿越太陽(yáng)系，目前距離地球5700萬(wàn)公里。天文學(xué)家預(yù)測(cè)，這顆小行星有1%的可能性在2027年4月27日撞上地球!據(jù)科學(xué)家測(cè)算，1公里大小的小行星與地球相撞，除了當(dāng)時(shí)撞擊導(dǎo)致的災(zāi)難，還會(huì)導(dǎo)致煙塵在大氣中飄浮長(zhǎng)達(dá)10年之久，灰塵需要六年才能落到地面。地球?qū)?huì)因此變得黑暗、寒冷、干燥，并導(dǎo)致全球平均氣溫下降8度(攝氏度)…… 面對(duì)可能存在的威脅，人類該怎么辦?
不是科幻電影
2019年4月29日，第六屆 “國(guó)際行星防御會(huì)議”在美國(guó)馬里蘭大學(xué)科利奇帕克分校開(kāi)幕，由美國(guó)國(guó)家航空航天局局長(zhǎng)吉姆·布里登斯廷主持，與會(huì)代表來(lái)自中國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、以色列、意大利、俄羅斯、美國(guó)等國(guó)。
科學(xué)界曾經(jīng)把“小行星撞地球”當(dāng)成笑話。然而，一顆流星2013年2月15日在俄羅斯上空大氣層爆炸，科學(xué)界不再認(rèn)為“地球遭遇天體襲擊” 只是幻想，而是可能重創(chuàng)甚至毀滅人類的真實(shí)威脅。
那顆“肇事”流星直徑20米，在烏拉爾山區(qū)城市車?yán)镅刨e斯克上空23千米處爆炸，沖擊波震碎眾多建筑的窗戶玻璃，導(dǎo)致大約1000人受傷。
歐洲航天局行星防御處聯(lián)合主任德特勒夫·科施尼表示，車?yán)镅刨e斯克事件存在一定“積極意義”，“讓大眾和政治決策者們清醒意識(shí)到”風(fēng)險(xiǎn)。
這是車?yán)镅刨e斯克流星事件以后第四次行星防御會(huì)議。按照布里登斯廷的說(shuō)法，開(kāi)會(huì)的目的是“確保民眾明白，(小行星撞地球)這種場(chǎng)景不是只在好萊塢電影里出現(xiàn)”。
有威脅的有7000多顆
“人類發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)目大概是136萬(wàn)個(gè)，其中有大概50萬(wàn)個(gè)已經(jīng)被人類精確地定出軌道并給予了永久編號(hào)。”不過(guò)，未來(lái)隨著新一代更大口徑的天文望遠(yuǎn)鏡投入使用，人類對(duì)小天體的探測(cè)能力增強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)量可能會(huì)有量級(jí)上的增長(zhǎng)。
北京天文館館長(zhǎng)朱進(jìn)說(shuō)，小行星中最引起科學(xué)家關(guān)注的是近地小行星，因?yàn)榻匦⌒行怯凶采系厍虻臐撛谖ｋU(xiǎn)。人類已發(fā)現(xiàn)了超17萬(wàn)顆近地小行星，這里面有大概7000多顆的直徑是大于140米的，這意味著它能在地球表面造成明顯的損害 。“其中有885顆是直徑大于一公里的，這意味著如果撞上地球會(huì)造成全球性災(zāi)難，甚至可能導(dǎo)致四分之一人口死亡。不過(guò)，對(duì)其中大多數(shù)來(lái)說(shuō)，與地球相撞的概率是非常非常小的。”
朱進(jìn)介紹，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的在未來(lái)一兩百年里撞地球概率不是零的小行星，大概有700顆左右。其中一顆2010年發(fā)現(xiàn)的小行星，在2095年到2117年期間有63次的可能會(huì)與地球相撞，它撞到地球的概率為1/20，不過(guò)它也非常小，直徑只有不到10米。“大多數(shù)小行星都很小，對(duì)地球的影響微乎其微。就像香格里拉火流星的效果一樣，只會(huì)讓人們更加廣泛地關(guān)注天文科學(xué)本身。”
撞擊地球概率1/2096
在第六屆“國(guó)際行星防御會(huì)議”大會(huì)上所討論的可能威脅地球安全的小行星也是指“近地小行星”，在環(huán)繞太陽(yáng)軌道上運(yùn)行，距離地球5000萬(wàn)公里以內(nèi)。
根據(jù)美國(guó)航天局2016年創(chuàng)建的行星防御協(xié)調(diào)處數(shù)據(jù)，每天都有新的近地小行星被發(fā)現(xiàn)，今年以來(lái)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)700多顆。
歐洲航天局說(shuō)，迄今發(fā)現(xiàn)的近地小行星中，最“危險(xiǎn)”的編號(hào)為2000SG344，直徑達(dá)50米，100年內(nèi)撞擊地球的概率是1/2096。
與會(huì)天文學(xué)家艾倫·哈里斯說(shuō)，根據(jù)推算，多數(shù)近地小行星體積很小，只有942顆直徑超過(guò)1千米，但可能有“相當(dāng)一部分‘大家伙’藏起來(lái)了 ……大概率躲在太陽(yáng)背面”。
美國(guó)在亞利桑那州和夏威夷州各設(shè)一部專用于尋找、觀測(cè)近地小行星的天文望遠(yuǎn)鏡，迄今已知的大部分近地小行星由它們發(fā)現(xiàn)。歐洲航天局已經(jīng)在西班牙建成一部同樣目的的天文望遠(yuǎn)鏡，準(zhǔn)備在智利和意大利西西里島增設(shè)同類設(shè)備。但以上皆為地面望遠(yuǎn)鏡，無(wú)法觀測(cè)到太陽(yáng)背面天體。不少天文學(xué)家因而呼吁建造太空望遠(yuǎn)鏡。
演習(xí)設(shè)難題 防御終失敗
日前，一場(chǎng)持續(xù)5天，人類模擬抵御小行星撞擊地球的特殊戰(zhàn)斗在美國(guó)“開(kāi)打”。
美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)下屬噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)是此次演習(xí)的“導(dǎo)演部”，該機(jī)構(gòu)虛構(gòu)了一顆可能在2027年4月29日撞擊地球的小行星，代號(hào)2019PDC，并根據(jù)演習(xí)進(jìn)程設(shè)計(jì)題目，由來(lái)自NASA、美國(guó)聯(lián)邦應(yīng)急管理局(FEMA)、歐洲航天局等機(jī)構(gòu)的專家團(tuán)隊(duì)解題。
演習(xí)第一天，時(shí)間設(shè)定為2019年4月29日，撞擊概率1%。專家團(tuán)隊(duì)主要分析了2019PDC的軌跡特征、可能撞擊區(qū)域，制定了進(jìn)一步的觀測(cè)方案，并開(kāi)始謀劃航天任務(wù)。
演習(xí)第二天，時(shí)間設(shè)定為2019年7月29日，撞擊概率提高到10%。專家團(tuán)隊(duì)初步論證了飛越觀測(cè)以及通過(guò)動(dòng)能撞擊或核爆炸使小行星軌道偏轉(zhuǎn)等航天任務(wù)方案。
演習(xí)第三天，時(shí)間設(shè)定為2021年12月30日。專家團(tuán)隊(duì)根據(jù)飛越觀測(cè)數(shù)據(jù)提出了軌道偏轉(zhuǎn)所需的動(dòng)能撞擊航天器和能夠攜帶核武器的伴飛航天器的設(shè)計(jì)要求。其中6個(gè)動(dòng)能撞擊航天器將由美、中、俄、歐等多國(guó)分別研制。
演習(xí)第四天，時(shí)間設(shè)定為2024年9月3日，“導(dǎo)演部”假設(shè)動(dòng)能撞擊將2019PDC撞碎，一塊60米左右的碎塊仍在飛向地球。專家團(tuán)隊(duì)提出了發(fā)射裝有核武器的攔截航天器將其“核爆”摧毀的應(yīng)急方案。
演習(xí)第五天，時(shí)間設(shè)定為2027年4月19日，“導(dǎo)演部”強(qiáng)勢(shì)判定“核摧毀”無(wú)法實(shí)行，10天后碎塊撞擊美國(guó)紐約。專家團(tuán)隊(duì)只能“認(rèn)輸”，著手評(píng)估撞擊結(jié)果，制定疏散方案。
小行星撞地球十大重災(zāi)區(qū)
英國(guó)科學(xué)家曾預(yù)測(cè)，一旦小行星中的其中一顆撞上地球，會(huì)對(duì)至少有一個(gè)城市大的范圍造成毀滅性沖擊。而最有可能成為毀滅性小行星“落點(diǎn)”的國(guó)家有10個(gè)，其中中國(guó)居于首位，其次分別為印尼、印度、日本、美國(guó)、菲律賓、意大利、英國(guó)、巴西、尼日利亞。
對(duì)于中國(guó)被推算為一旦遭受小行星撞擊受災(zāi)最嚴(yán)重的國(guó)家，我國(guó)專家認(rèn)為原因有兩方面：一是中國(guó)的國(guó)土面積比較大，占到了全球面積的1/50。面積越大，受到撞擊的概率也越大;二是中國(guó)人口眾多，總?cè)丝诮?4億。與俄羅斯相比，雖然俄羅斯國(guó)土面積更大，但人口只有約1.5億，因此一旦小行星撞擊地球造成人員死傷，中國(guó)受影響的絕對(duì)人數(shù)比較大。
從另一方面講，海洋占到了地球表面的70%，小行星撞擊地球落入海洋的可能性更大。小行星撞擊海水會(huì)引發(fā)災(zāi)難性海嘯。2004年12月26日，印度洋海底發(fā)生地震，引發(fā)的海嘯造成15.6萬(wàn)人喪生，而一旦小行星撞擊引發(fā)海嘯，死傷將比這更嚴(yán)重。但從地理環(huán)境來(lái)看，中國(guó)大陸架寬廣而平緩，并且有從日本列島到琉球群島的島弧保護(hù)，不利于海嘯的形成和傳播。而美國(guó)、日本等國(guó)家的海岸線更長(zhǎng)，沿海的大城市更多，一旦出現(xiàn)星擊海嘯，可能會(huì)遭受重創(chuàng)。
七招或可保護(hù)地球不被毀滅
科學(xué)家們認(rèn)為：如果小行星直徑在30米到100米之間，可以毀滅一個(gè)城市;如果在70米到250米之間，它可以毀滅一塊大陸陸地;如果大于兩公里，就可以造成全球性的災(zāi)害。
據(jù)報(bào)道，科學(xué)家建立了計(jì)算機(jī)模型，模擬了小行星�？颂K魯伯墜落后10分鐘內(nèi)墨西哥灣水域發(fā)生的變化。模型顯示，其影響波及整個(gè)地球。其中，墨西哥灣形成的海浪以每小時(shí)143公里的速度移動(dòng)，第一天就覆蓋了整個(gè)大西洋。海浪高度約為1500米，而在當(dāng)今世界，最大浪高不超過(guò)24米。
科學(xué)家認(rèn)為，小行星墜落發(fā)生時(shí)間距今可能已超過(guò)6500萬(wàn)年，導(dǎo)致了恐龍的滅絕。小行星直徑達(dá)14千米，墜落地球?qū)е履鞲鐬嘲l(fā)生約1500米高的大海嘯，使海洋大亂。此外，小行星進(jìn)入大氣層后拋出大量熾熱的石塊和灰塵，引發(fā)森林大火，整個(gè)地球幾乎不見(jiàn)陽(yáng)光。
那么，誰(shuí)來(lái)保衛(wèi)人類不受小行星“毀滅性”的破壞?怎樣保衛(wèi)地球呢?首先，當(dāng)然是要發(fā)現(xiàn)對(duì)人類有威脅的小行星�？茖W(xué)家們從1999年到現(xiàn)在為止，一直在重點(diǎn)監(jiān)控150顆左右的小行星，一旦發(fā)現(xiàn)其軌道與地球有相撞的可能，那么就必須立即采取行動(dòng)。“只要人類能夠讓一顆高速飛行小行星的速度發(fā)生1厘米/秒的改變，那么它飛行100年后，軌道就會(huì)改變10萬(wàn)公里。”
專家介紹，人類或有可能的“地球防護(hù)”共有七招。第一招仍是核爆，發(fā)射一個(gè)飛行器接近小行星，在它的表面或地下進(jìn)行核爆炸，核爆的能量足以推動(dòng)小行星改變軌道。這種方法快速見(jiàn)效，但易造成空間碎片和核污染。
第二招是動(dòng)能撞擊。這個(gè)方式簡(jiǎn)單直接：用一個(gè)航天器撞一顆有危險(xiǎn)的小行星。比如NASA的深度撞擊任務(wù)，其探測(cè)器于2005年7月4日接近坦普爾1號(hào)彗星的彗核，然后分離出一個(gè)質(zhì)量370千克的投擲放射器撞擊彗星，撞擊速度大概是每秒10千米，彗星的位置在3年之內(nèi)改變了10公里。
第三招是引力牽引。根據(jù)萬(wàn)有引力，質(zhì)量越大引力就越大，離的越近引力也越大。因此，將航天器駐留在與目標(biāo)小天體一定的距離上，航天器可以在不接觸小天體表面的情況下通過(guò)萬(wàn)有引力對(duì)小天體施加作用，從而使小天體產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的速度變量，并改變小天體的運(yùn)行軌道。2013年NASA曾經(jīng)提出一個(gè)計(jì)劃，采用一個(gè)18噸的飛行器懸浮在小行星附近，對(duì)其施加引力來(lái)改變軌道。不過(guò)由于某種原因，這個(gè)計(jì)劃沒(méi)有實(shí)施。
第四招是激光銷蝕。激光可以加熱一個(gè)物體，當(dāng)它表面溫度升高到一定程度，就會(huì)有物質(zhì)揮發(fā)出來(lái)。因此，用一個(gè)功率足夠大的激光投射系統(tǒng)照射小天體表面，利用表面燒蝕產(chǎn)生的等離子體噴射所帶來(lái)的反作用力，可以造成小天體的速度變化，進(jìn)而改變軌道。
第五招是拖船捕獲。將一個(gè)裝有推進(jìn)系統(tǒng)的航天器著陸并錨定在近地小天體表面，利用航天器發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的推力對(duì)小天體施加作用力，從而緩慢地改變小天體的運(yùn)行軌道。2013年，NASA曾向白宮提交“捕捉小行星”計(jì)劃 ，計(jì)劃捕捉一個(gè)直徑7到10米、質(zhì)量約500噸的小行星，然后把它帶入月球軌道，成為月球的衛(wèi)星。
第六招是太陽(yáng)光壓。由于光的波粒二象性，曬太陽(yáng)也是光子在推你的過(guò)程。如何增加太陽(yáng)光壓引起的力?比如，我們可以增大它的反射率。將涂層噴涂在小天體表面，根據(jù)雅爾科夫斯基效應(yīng)，通過(guò)改變小天體表面反照率來(lái)改變輻射光子對(duì)小天體的作用力，以達(dá)到改變小天體軌道的目的。另外，在近地小天體表面放置可轉(zhuǎn)動(dòng)的太陽(yáng)帆，也可以增強(qiáng)太陽(yáng)光壓的效果。
第七招是質(zhì)量驅(qū)動(dòng)。單個(gè)或多個(gè)著陸器在小天體表面進(jìn)行鉆取，將小天體自身的物質(zhì)噴射出去產(chǎn)生反作用力，根據(jù)動(dòng)量守恒原理，從而改變小行星的速度，避免和地球軌道相交。
這些辦法目前可能還都無(wú)法完全有效地解決問(wèn)題。相關(guān)的研究還在持續(xù)開(kāi)展，相信隨著科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展，人類一定有能力找到有效的防御措施，保護(hù)自己賴以生存的地球家園，絕不會(huì)像6500萬(wàn)年前的恐龍一族那樣坐以待斃。
延伸閱讀：小行星探測(cè)為何成為大熱點(diǎn)
人類為何要探測(cè)小行星?專家表示，這主要有三方面原因：了解太陽(yáng)系起源和演化、防止小行星撞地球以及潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
第一，探測(cè)小行星有助于理解太陽(yáng)系的起源與演化。小行星是太陽(yáng)系中各大行星和衛(wèi)星形成后的殘留物，其歷史幾乎與太陽(yáng)系一樣長(zhǎng)。但因?yàn)轶w積比較小，自身沒(méi)有演化，非常好地保留了太陽(yáng)系形成早期的信息，不像地球因巖漿、火山等地質(zhì)活動(dòng)而丟失了很多早期的信息。
第二，探測(cè)小行星有助于防御小行星撞地球。小行星是對(duì)地球有潛在威脅的一種天體，因?yàn)檐壍啦惶�(wěn)定，容易受到其他行星，如木星等引力的干擾，可能撞擊地球。所以必須了解小行星的軌道等特征，判斷它們撞擊地球的可能性，以及如何規(guī)避撞擊。
第三，小行星有潛在的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。一些小行星上蘊(yùn)藏著地球稀缺的金屬，價(jià)值較高，如果有能力捕捉一顆小行星，或在小行星上開(kāi)采，就有很大商業(yè)價(jià)值，可推動(dòng)商業(yè)航天發(fā)展。這方面已經(jīng)不是天方夜譚，有一些企業(yè)，如美國(guó)的行星資源公司，已經(jīng)在研發(fā)小行星采礦的技術(shù)。
□ 記者 吳承江 整理自新華社、《科技日?qǐng)?bào)》、《北京晚報(bào)》等
