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公里速度穿越太陽系，目前距離地球5700萬公里。天文學(xué)家預(yù)測，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)家測算，1公里大小的小行星與地球相撞，除了當(dāng)時撞擊導(dǎo)致的災(zāi)難，還會導(dǎo)致煙塵在大氣中飄浮長達(dá)10年之久，灰塵需要六年才能落到地面。地球?qū)虼俗兊煤诎�、寒冷、干燥，并�?dǎo)致全球平均氣溫下降8度(攝氏度)…… 面對可能存在的威脅，人類該怎么辦?
不是科幻電影
2019年4月29日，第六屆 “國際行星防御會議”在美國馬里蘭大學(xué)科利奇帕克分校開幕，由美國國家航空航天局局長吉姆·布里登斯廷主持，與會代表來自中國、法國、德國、以色列、意大利、俄羅斯、美國等國。
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到”風(fēng)險。
這是車?yán)镅刨e斯克流星事件以后第四次行星防御會議。按照布里登斯廷的說法，開會的目的是“確保民眾明白，(小行星撞地球)這種場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136萬個，其中有大概50萬個已經(jīng)被人類精確地定出軌道并給予了永久編號。”不過，未來隨著新一代更大口徑的天文望遠(yuǎn)鏡投入使用，人類對小天體的探測能力增強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)量可能會有量級上的增長。
北京天文館館長朱進(jìn)說，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。人類已發(fā)現(xiàn)了超17萬顆近地小行星，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，對其中大多數(shù)來說，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次的可能會與地球相撞，它撞到地球的概率為1/20，不過它也非常小，直徑只有不到10米。“大多數(shù)小行星都很小，對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“國際行星防御會議”大會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)繞太陽軌道上運(yùn)行，距離地球5000萬公里以內(nèi)。
根據(jù)美國航天局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)，今年以來已經(jīng)發(fā)現(xiàn)700多顆。
歐洲航天局說，迄今發(fā)現(xiàn)的近地小行星中，最“危險”的編號為2000SG344，直徑達(dá)50米，100年內(nèi)撞擊地球的概率是1/2096。
與會天文學(xué)家艾倫·哈里斯說，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1千米，但可能有“相當(dāng)一部分‘大家伙’藏起來了 ……大概率躲在太陽背面”。
美國在亞利桑那州和夏威夷州各設(shè)一部專用于尋找、觀測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，無法觀測到太陽背面天體。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“開打”。
美國國家航空航天局(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2019PDC，并根據(jù)演習(xí)進(jìn)程設(shè)計(jì)題目，由來自NASA、美國聯(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)一步的觀測方案，并開始謀劃航天任務(wù)。
演習(xí)第二天，時間設(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以及通過動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，時間設(shè)定為2021年12月30日。專家團(tuán)隊(duì)根據(jù)飛越觀測數(shù)據(jù)提出了軌道偏轉(zhuǎn)所需的動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個動能撞擊航天器將由美、中、俄、歐等多國分別研制。
演習(xí)第四天，時間設(shè)定為2024年9月3日，“導(dǎo)演部”假設(shè)動能撞擊將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，時間設(shè)定為2027年4月19日，“導(dǎo)演部”強(qiáng)勢判定“核摧毀”無法實(shí)行，10天后碎塊撞擊美國紐約。專家團(tuán)隊(duì)只能“認(rèn)輸”，著手評估撞擊結(jié)果，制定疏散方案。
小行星撞地球十大重災(zāi)區(qū)
英國科學(xué)家曾預(yù)測，一旦小行星中的其中一顆撞上地球，會對至少有一個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)”的國家有10個，其中中國居于首位，其次分別為印尼、印度、日本、美國、菲律賓、意大利、英國、巴西、尼日利亞。
對于中國被推算為一旦遭受小行星撞擊受災(zāi)最嚴(yán)重的國家，我國專家認(rèn)為原因有兩方面：一是中國的國土面積比較大，占到了全球面積的1/50。面積越大，受到撞擊的概率也越大;二是中國人口眾多，總?cè)丝诮?4億。與俄羅斯相比，雖然俄羅斯國土面積更大，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，中國受影響的絕對人數(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)境來看，中國大陸架寬廣而平緩，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、日本等國家的海岸線更長，沿海的大城市更多，一旦出現(xiàn)星擊海嘯，可能會遭受重創(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，模擬了小行星希克蘇魯伯墜落后10分鐘內(nèi)墨西哥灣水域發(fā)生的變化。模型顯示，其影響波及整個地球。其中，墨西哥灣形成的海浪以每小時143公里的速度移動，第一天就覆蓋了整個大西洋。海浪高度約為1500米，而在當(dāng)今世界，最大浪高不超過24米。
科學(xué)家認(rèn)為，小行星墜落發(fā)生時間距今可能已超過6500萬年，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，整個地球幾乎不見陽光。
那么，誰來保衛(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)對人類有威脅的小行星。科學(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。“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，軌道就會改變10萬公里。”
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小行星改變軌道。這種方法快速見效，但易造成空間碎片和核污染。
第二招是動能撞擊。這個方式簡單直接：用一個航天器撞一顆有危險的小行星。比如NASA的深度撞擊任務(wù)，其探測器于2005年7月4日接近坦普爾1號彗星的彗核，然后分離出一個質(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萬有引力對小天體施加作用，從而使小天體產(chǎn)生一個持續(xù)的速度變量，并改變小天體的運(yùn)行軌道。2013年NASA曾經(jīng)提出一個計(jì)劃，采用一個18噸的飛行器懸浮在小行星附近，對其施加引力來改變軌道。不過由于某種原因，這個計(jì)劃沒有實(shí)施。
第四招是激光銷蝕。激光可以加熱一個物體，當(dāng)它表面溫度升高到一定程度，就會有物質(zhì)揮發(fā)出來。因此，用一個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)動機(jī)產(chǎn)生的推力對小天體施加作用力，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。
第六招是太陽光壓。由于光的波粒二象性，曬太陽也是光子在推你的過程。如何增加太陽光壓引起的力?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)，通過改變小天體表面反照率來改變輻射光子對小天體的作用力，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)動的太陽帆，也可以增強(qiáng)太陽光壓的效果。
第七招是質(zhì)量驅(qū)動。單個或多個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法完全有效地解決問題。相關(guān)的研究還在持續(xù)開展，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，絕不會像6500萬年前的恐龍一族那樣坐以待斃。
延伸閱讀：小行星探測為何成為大熱點(diǎn)
人類為何要探測小行星?專家表示，這主要有三方面原因：了解太陽系起源和演化、防止小行星撞地球以及潛在的經(jīng)濟(jì)價值。
第一，探測小行星有助于理解太陽系的起源與演化。小行星是太陽系中各大行星和衛(wèi)星形成后的殘留物，其歷史幾乎與太陽系一樣長。但因?yàn)轶w積比較小，自身沒有演化，非常好地保留了太陽系形成早期的信息，不像地球因巖漿、火山等地質(zhì)活動而丟失了很多早期的信息。
第二，探測小行星有助于防御小行星撞地球。小行星是對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)價值。一些小行星上蘊(yùn)藏著地球稀缺的金屬，價值較高，如果有能力捕捉一顆小行星，或在小行星上開采，就有很大商業(yè)價值，可推動商業(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、《科技日報(bào)》、《北京晚報(bào)》等
