搜索 解放軍報

面對近地天體威脅,人類準備好了嗎

來源︰科技日報作者︰何亮責任編輯︰李佳琦
2021-03-30 08:28

相當于迪拜塔兩倍大的小行星與地球“擦身而過”

面對近地天體威脅,人類準備好了嗎

視覺中國供圖

能觀測小行星的紫金山天文台近地天體望遠鏡 受訪者供圖

針對不同的小行星,防範的方法也各不相同。比如可采取脈沖式的方式直接進行撞擊、爆破,或者利用引力拖船、太陽帆、光壓作用等漸進式的方法,慢慢地改變小行星軌道。

趙海斌 紫金山天文台研究員、近地天體探測和太陽系天體研究團組首席科學家

3月22日,一顆迪拜塔兩倍大小的小行星2001 FO32與地球進行了近距離“會晤”——有驚無險的安全飛掠地球,盡管小行星撞擊地球的概率很小,但一旦撞上後果卻不堪設想。

1994年“蘇梅克—列維9號”彗星就曾與太陽系中最大的行星——木星相撞。在連續5天多的時間里,20多塊彗星碎片撞向木星,這相當于5天多時間里,木星上空爆炸了20億顆原子彈,毀滅性可想而知。

有了前車之鑒,我們的科學家已經對近地小行星展開嚴密監測。而此次與地球“擦身而過”的小行星也為天文學家提供了寶貴的觀測機會,使他們能夠近距離觀察一個形成于太陽系誕生之初的小行星。

密切監測危險近地小行星

在眾多近地小天體(包括小行星、流星、慧星等)中,有一類被稱為潛在威脅天體。“成為潛在威脅天體需要滿足兩個條件︰一是距離足夠近,要達到與地球的軌道距離小于0.05個天文單位(約750萬公里);二是體積足夠大,直徑要大于140米。”紫金山天文台研究員、近地天體探測和太陽系天體研究團組首席科學家趙海斌接受科技日報記者采訪時表示,如果一個近地小行星同時滿足這兩個條件,它就是地球的潛在威脅天體。

其實,潛在威脅天體的隱含意是對地球整體構成威脅。趙海斌進一步解釋,一些個頭較小的近地小行星可以非常接近地球但不會被列入潛在威脅天體,因為它們不足以對地球整體構成影響。其中一些較小的目標可能進入地月距離之內甚至是同步衛星軌道以內,即便撞向地球,由于地球大氣能消耗其部分物質,使它只留下少量隕石,所以單個目標造成的威脅並沒有那麼大,但是由于數量眾多,它們對地球和人類生命安全的威脅也不容小覷。

防止近地天體的侵襲,需要不斷監測預警,這項任務主要是靠大型天文望遠鏡特別是大視場的天文望遠鏡來實現。“對于近地天體監測預警,發現是第一位的。”趙海斌強調,我們只有發現它並跟蹤觀測、獲取精確軌道之後,才能夠評估其是否對地球構成威脅,所以及時發現是先決條件。

全球近地天體監測預警的數據有很多來自美國,這依賴于美國有一大批望遠鏡在工作。在中國,紫金山天文台一個通光口徑為1.04米的施密特光學望遠鏡能夠開展近地小行星的監測預警工作,這台名叫“近地天體望遠鏡”的天文設備也是目前國際小行星監測網中唯一一架常態化貢獻中國數據的望遠鏡。

“近地天體望遠鏡已經發現了20多個近地小行星,其中有5個近地小行星是潛在威脅天體。”趙海斌告訴科技日報記者,盡管國內設備數量少,站址也比較單一,但是我們仍在努力提供中國的貢獻。

用不同方法防範不同“天外來客”

如果近地小行星對地球存亡構成實在威脅,人類該怎麼辦?

其實,對小行星監測預警不是終極目標,化解地球所受到的威脅才是目的,這就是所謂“小行星的防御”。

“最直接的防御方式就是改變小行星的運行軌道。”趙海斌給出的解決方案言簡意賅,原因在于小行星和地球都屬于太陽系中的運動天體,必然受到太陽系引力規律的影響。

要想讓小行星變軌,不向地球奔襲而來,需要考量小行星的體積大小、運行速度、構成材質以及力學特性等相關要素。也正因為小行星類型繁多,使得防御方法需要仔細深入的考量。

2005年,美國對一個彗星實施了一次空間撞擊——“深度撞擊”號探測器釋放的撞擊器“擊中”距離地球4.31億公里的“坦普一號”彗星。趙海斌用實例剖析,這是人類對近地小行星防御的嘗試,它的意圖之一就是了解如果近地天體即將撞上地球,改變它的運行軌道需要怎樣的操作。

趙海斌透露,未來幾年人類將對一個雙星系統中的小行星進行一次撞擊試驗,屆時雙星中的小行星或將成為第一個在太陽系中被人類以可測量的方式改變軌道的天體。而這個被稱為“飛鏢計劃”的撞擊實驗將為人類實現近地天體防御提供重要數據。

“針對不同的小行星,防範的方法也各不相同。比如可采取脈沖式的方式直接進行撞擊、爆破,或者利用引力拖船、太陽帆、光壓作用等漸進式的方法,慢慢地改變小行星軌道。”趙海斌介紹,目前這兩種方式都處于研究過程中。

研究小行星的價值不僅在于化解威脅

毋庸置疑,研究小行星的首要價值在于化解現實威脅,正如上文所述,天文學家研究小行星的動力學軌道、物理特性,可以為人類防範近地小行星的撞擊以及評估撞擊的危害提供關鍵數據。

除此之外,小行星的研究還具有很重要的科學意義。趙海斌表示,譬如關于生命和水的來源,近地小行星或者近地彗星是人類的重點懷疑對象。有可能是它們給地球帶來了生命的種子和水,這需要科學家去研究地球的水與小天體之間的水在成分上的相關性,這些研究關系人類終極問題之一——我們從哪里來。

小行星自身也有很多待解之謎。“它本身就是太陽系內在原行星盤演化到行星過程的中間產物。”趙海斌進一步解釋,太陽系中有行星、矮行星、小行星,當然還會有一些氣體塵埃。在此系統中,小行星是太陽星雲向行星演化過程中,成為了一種星子階段的行星體“半成品”,這為研究行星的演化歷程甚至太陽系的起源和演化提供了非常好的線索,所以研究小行星對于探索宇宙學的終極科學問題之一——太陽系的演化具有重要的支撐意義。

值得一提的是,在人類最終走向太空、利用太空資源的過程中,近地小行星的資源很可能是人類最先得以利用的。“特別是一些富含稀有金屬、礦物和水資源的小行星,對于未來人類利用太空資源具有非常重要的意義。”趙海斌說。

輕觸這里,加載下一頁