小行星頻繁飛掠 地球會有危險嗎?

近日,一則模糊來源的消息刷屏朋友圈:「具有潛在威脅性的小行星正在高速向地球運動。」這一消息的傳播讓不少人生起憂慮,畢竟一些研究認為,曾經的地球霸主恐龍就毀滅於行星撞擊地球的災難之中。

不過隨後NASA旗下的官方推特賬號Asteroid Watch,對這條信息進行了說明,這顆編號為” 2002 PZ39 “小行星屬於阿波羅型小行星,並不會對地球造成威脅,它在577萬公里之外與地球擦肩而過,這是個安全距離,相當於地月距離的15倍。之所以編號為「2002 PZ39」,是因為天文學家們在2002年美國林肯實驗室就發現了這顆小行星。

天文學家們根據近地天體的運動軌道,近地天體分為阿莫斯、阿波羅等多種。阿波羅型小行星是在徑向方向穿過地球軌道,但軌道面卻在地球橢圓軌道(太陽在天球上的軌跡就標示着地球的軌道)之上或者之下的天體,它們一般也不會與地球軌道相交。然而它們的軌道會隨着時間變化,於是也有可能偏離到危險區域以內。

小行星頻繁飛掠 地球會有危險嗎?

阿雷西博天文台2020年2月4日和5日拍攝的圖像,相對清楚地記錄到2020 BX12

事實上,每年都會有不少小行星與地球有驚無險地擦肩而過。在2月3日,就有另一顆名為2020 BX12,直徑200-450米的小行星以大約9萬公里/小時的速度移動,它是最近幾周闖入地球附近區域的最大小行星之一。它飛掠地球時,距離更短些,只有430萬公里,但也超過地月距離11倍。

2020 BX12也屬於阿波羅型小行星,會來回穿梭火星和地球軌道,它還將在2022和2024年繼續飛掠地球,但距離都會比這次遠。

雖說行星撞擊地球的概率微乎其微,但畢竟有存在的可能。相撞的頻率和強度一直是個有爭論的話題。是否會有東西在我們關心的時間尺度上撞到地球並造成破壞?人們並沒有完全確定的答案。

美國國家科學院院士麗莎·蘭道爾在《暗物質與恐龍》一書中根據數據做了一些評估,來讓讀者們更加清晰地了解小行星撞擊地球的頻率和強度。

小行星頻繁飛掠 地球會有危險嗎?

這張圖表顯示了撞擊的數目(左側縱坐標)和大致的撞擊間隔時間(右側縱坐標)與近地天體的直徑的關系。上面的坐標給出了假設天體在撞擊時的速度是每秒20公里的情況下,所能釋放出的能量(以TNT當量為單位)。橫坐標上同時標出了天體的星等:虛線是2003年的估算,圓圈是新的估算結果,實線表示2009年以前發現的小行星數目。

圖中標度都是對數尺度,意味着天體大小的變化對應的時間尺度變化可能比你想象的要大得多。比如,10米大的天體可能每10年造訪地球一次,而25米大的天體可能每200年才會撞擊地球一次。這也就意味着,測量值的微小變化可能會對預測值造成很大的改變。

圖表上邊框的標度顯示一個給定大小的天體在每秒20公里的速度下所能釋放的能量,單位是兆噸。比如,一個25米大的天體能釋放出的能量是1兆噸。

舉例來說,一個500米大小的天體撞擊地球的頻率估計為10萬年一次,1000米大的天體大約為50萬年一次,而一個5000米大小的天體要1000萬年一次。圖9-3也同時告訴我們,一個可以滅絕恐龍的大約10公里大的天體撞擊大約1000萬年~1億年才會發生一次。

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發生撞擊當然會產生相應的危害,麗莎·蘭道爾在《暗物質與恐龍》中也展示了一張來自美國國家科學院研究報告中的表格。大流星撞擊比自然災害要少見得多,因此它們並不會造成迫在眉睫的威脅。但是一旦發生,它們所釋放出的能量和嚴重程度將是毀滅性的。

雖然小行星撞擊地球的威脅概率太小,但如果即將發生了,我們能做什麼呢?兩個應對的基本措施就是摧毀它或者使其偏移軌道。

麗莎·蘭道爾介紹,摧毀並不一定是個很好的辦法。如果你把一個正要撞向地球的天體炸成很多飛向同一方向的小石塊,反而會增大撞擊的概率。雖然每個小塊的破壞力比較小,但如果有辦法能把撞擊數目也減少的話就更好了。

因此,將小行星偏移軌道的方法似乎更加合理。最有效的偏移方法是使飛來的天體增速或者減速,而不是側推。地球其實是很小的,而且圍繞太陽轉動的速度很快,大約每秒30公里。根據飛來天體的方向,將它的軌道改變一下,只須讓它提前或者拖後7分鍾——這是地球在公轉軌道上移動一個地球半徑的時間,這樣做就可以避免一次撞擊而將其變成一次激動人心卻無害的擦肩而過。這並不是一個很大的軌道改變。如果我們能提前足夠的時間(哪怕只是幾年)探測到這種危險天體,即使是速度上的一個很小改變,就足夠達到目的了。

不過,如果是一個直徑大於幾公里、可以造成全球性破壞的天體撞擊地球,那麼無論是摧毀還是偏移,都無法拯救我們。幸運的是,這種撞擊在接下來的100萬年里估計不會發生。

小行星頻繁飛掠 地球會有危險嗎?

《暗物質與恐龍》書影

如果碰上小一點的天體,原則上我們是可以自救的。麗莎·蘭道爾介紹,最有效的偏移方法是核爆炸,它能阻止一個最大直徑為1 000米的天體的撞擊。然而,法律是不允許在太空進行核爆的,所以現在這種技術還沒有被開發出來。另一種可能的方法是用一個物體與飛來的小天體撞擊,這樣此物體的動能(也即運動的能量)就會轉給小行星。如果提前量足夠,特別是如果多次撞擊小行星,將會使直徑幾百公里大的天體轉向。其他可以使小行星發生偏移的方法可以是太陽能板、將衛星作為引力拖船、火箭發動機等任何可能產生足夠推力的物體。這種技術最終可能會對100米大小的天體有效,但是需要有幾十年的提前量。所有這些方法(以及小行星本身)都需要更多的研究,因此現在就下定論哪種方法更有效還為時尚早。

來源:cnBeta