揭秘:科學(xué)家如何摧毀殺手小行星和彗星
來(lái)源:新浪科技
發(fā)布時(shí)間:2021-12-22
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隕星碰撞地球不是一個(gè)是否存在的問(wèn)題,而是一個(gè)何時(shí)存在的問(wèn)題,最終天文學(xué)家將會(huì)發(fā)現(xiàn)某顆沿著地球軌道運(yùn)行的天體,它可能是一顆小行星——巨大的巖石體,在太陽(yáng)系內(nèi)部環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行;也可能是一顆彗星,可能含有巖石或者冰,它通常以較慢的橢圓形軌道運(yùn)行。  隕星碰撞地球不是一個(gè)是否存在的問(wèn)題,而是一個(gè)何時(shí)存在的問(wèn)題,最終天文學(xué)家將會(huì)發(fā)現(xiàn)某顆沿著地球軌道運(yùn)行的天體,它可能是一顆小行星——巨大的巖石體,在太陽(yáng)系內(nèi)部環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行;也可能是一顆彗星,可能含有巖石或者冰,它通常以較慢的橢圓形軌道運(yùn)行。

  新浪科技訊 北京時(shí)間12月21日消息,據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道,近期上映的美國(guó)影片《不要抬頭》中,兩位水平不高的天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆即將碰撞毀滅地球的隕星,他們的警告卻并未引起民眾的重視……雖然這是一部黑色諷刺的科幻電影,但隕星可能碰撞地球并非是假設(shè),或許是未來(lái)即將發(fā)生的災(zāi)難。

  隕星碰撞地球不是一個(gè)是否存在的問(wèn)題,而是一個(gè)何時(shí)存在的問(wèn)題,最終天文學(xué)家將會(huì)發(fā)現(xiàn)某顆沿著地球軌道運(yùn)行的天體,它可能是一顆小行星——巨大的巖石體,在太陽(yáng)系內(nèi)部環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行;也可能是一顆彗星,可能含有巖石或者冰,它通常以較慢的橢圓形軌道運(yùn)行。需要明確的是,迄今已探測(cè)的小行星或者彗星沒(méi)有任何危險(xiǎn),盡管如此,考慮到未知天體碰撞地球的可能性,以及可能帶來(lái)的毀滅性破壞,我們做好準(zhǔn)備是非常有必要的。

  美國(guó)伊利諾伊大學(xué)烏爾班納-香檳分校天文學(xué)家萊斯利·魯尼說(shuō):“即使是一顆相對(duì)較小的小行星,例如:直徑150米,也能摧毀地球上一座大型城市!”

  美國(guó)好萊塢沒(méi)有錯(cuò)過(guò)這樣的宇宙碰撞的電影題材,他們?cè)谧钚码娪啊恫灰ь^》中講述了一顆即將碰撞地球的“殺手彗星”,與劇情內(nèi)容過(guò)于夸張的科幻電影《世界末日》,以及從科學(xué)角度更具可信度的科幻電影《深度沖擊》相比,此類電影都有大致相近的世界末日劇情假設(shè)。

  對(duì)于美國(guó)好萊塢而言,變幻莫測(cè)的彗星和小行星對(duì)地球構(gòu)成潛在威脅是不錯(cuò)的電影劇情腳本,能吸引觀眾的眼球,但天文學(xué)家和物理學(xué)家非常嚴(yán)肅地看待此類威脅,目前科學(xué)家已規(guī)劃了多種策略來(lái)處理這樣的危機(jī)局面,一旦發(fā)現(xiàn)具有威脅性的小行星,立即啟動(dòng)應(yīng)急方案。事實(shí)上,2021年11月23日,美國(guó)宇航局發(fā)射DART任務(wù)(雙小行星重定向測(cè)試任務(wù)),該任務(wù)首次發(fā)射用于撞擊小行星并觀察小行星軌道如何受到影響的航天器。

  2022年秋季,DART航天器(大約一臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)大?。⒌竭_(dá)小行星Didymos 和Dimorphos區(qū)域,它們是一個(gè)雙小行星系統(tǒng),位于地球和火星軌道之間,它環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)行,該航天器將以Dimorphos作為勘測(cè)目標(biāo),Dimorphos是體積較小的小行星,直徑大約160米。據(jù)預(yù)測(cè),DART航天器碰撞小行星,會(huì)輕微改變?cè)撔⌒行堑倪\(yùn)行軌道,使它在Didymos周圍旋轉(zhuǎn)得更快一些,整個(gè)過(guò)程由DART航天器附近的一顆人造衛(wèi)星和陸基望遠(yuǎn)鏡密切監(jiān)測(cè)。

  DART任務(wù)資深研究員、約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理實(shí)驗(yàn)室行星天文學(xué)家安迪·里夫金稱,如果小行星Dimorphos大小的天體碰撞地球,無(wú)論它碰撞在地球任何地區(qū),都將帶來(lái)一場(chǎng)災(zāi)難,在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái),這兩顆小行星都不可能碰撞地球,此項(xiàng)太空任務(wù)僅是一個(gè)測(cè)試,但類似Dimorphos大小的天體碰撞地球平均每2萬(wàn)年出現(xiàn)一次,在地球歷史進(jìn)程中,曾出現(xiàn)體積較大天體碰撞的相關(guān)證據(jù),位于毛里塔尼亞的Tenoumer隕坑可能是“最近發(fā)生”的大型天體碰撞事件證據(jù),它被認(rèn)為已有1.3萬(wàn)年歷史。

  較小的天體碰撞地球的概率更高,2013年,俄羅斯車?yán)镅刨e斯克上空爆炸的流星直徑大約20米,天文學(xué)家認(rèn)為,該等級(jí)大小的天體平均每100年左右將碰撞地球一次。1908年,一顆直徑48-61米的流星以陡峭的角度進(jìn)入地球大氣層,引發(fā)一次更大規(guī)模的爆炸,即通古斯大爆炸,嚴(yán)重破壞了西伯利亞?wèn)|部,碰撞產(chǎn)生的沖擊波將數(shù)百平方公里的樹(shù)木夷為平地,其破壞力超過(guò)迄今為止最大的氫彈測(cè)試,該碰撞事件可能造成多人死亡(由于時(shí)間跨度較長(zhǎng),缺乏當(dāng)時(shí)的準(zhǔn)確記錄信息),如果現(xiàn)今一顆類似大小的天體碰撞一座大城市,可能會(huì)造成數(shù)百萬(wàn)人死亡。史前時(shí)期,也曾發(fā)生過(guò)更嚴(yán)重的災(zāi)難事件,最著名的就是大約6600萬(wàn)年前,一顆直徑大約14.5千米的彗星或者小行星撞擊地球,導(dǎo)致恐龍物種和全球四分之三的植物和動(dòng)物滅絕消失。

  事實(shí)上,地球并不平靜,經(jīng)常會(huì)有“天外來(lái)客”造訪地球,沙粒大小至葡萄柚大小的隕石不斷地從天而降,它們會(huì)在大氣層中燃燒,看起來(lái)就像我們熟悉的“流星”。每年都會(huì)出現(xiàn)多次,還有稍大的一些天體,例如像椅子大小,它們進(jìn)入大氣層時(shí)會(huì)燃燒,偶爾會(huì)產(chǎn)生碎片墜落在地面。

  好消息是體積稍大一點(diǎn)的天體,就越容易被發(fā)現(xiàn),這意味著人類將有更多的時(shí)間做準(zhǔn)備,但也會(huì)出現(xiàn)一些特殊情況,車?yán)镅刨e斯克上空爆炸的天體體積較大,應(yīng)該能提前被發(fā)現(xiàn),然而它碰巧從與太陽(yáng)大致相同的方向接近地球,專業(yè)望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)確探測(cè)到太陽(yáng)方向的目標(biāo),所以導(dǎo)致該天體進(jìn)入大氣層時(shí)未被發(fā)現(xiàn)。

  在可能的地球防御方案中,里夫金認(rèn)為,即將測(cè)試的DART偏轉(zhuǎn)法是最有效的,在有充分預(yù)先警告時(shí)間下,即使該天體位于地球軌道,通過(guò)DART偏轉(zhuǎn)法對(duì)其軌道輕微調(diào)整,也能使它完全錯(cuò)過(guò)地球軌道。

  各種替代方案也在討論之中,美國(guó)加州大學(xué)圣芭芭拉分校物理學(xué)家菲利普·盧賓認(rèn)為,依據(jù)天體的大小、預(yù)計(jì)入軌時(shí)間和其他因素,炸毀該天體可能與試圖改變其運(yùn)行路徑一樣有效。如果通過(guò)正確的方法,將墜落至地面的隕星碎片直徑控制在10-15米之間,是不會(huì)造成居民死亡的,隕星碎片的沖擊力或許僅能震碎幾扇窗戶……這意味著我們可能將導(dǎo)致數(shù)百萬(wàn)人死亡的災(zāi)難事件化解為一場(chǎng)“煙花秀”。但他強(qiáng)調(diào)稱,雖然偏轉(zhuǎn)天體運(yùn)行軌道的方法沒(méi)有問(wèn)題,但在某些情況下,粉碎瓦解天體可能更有效。

  此外,還有“引力牽引器”方法,該技術(shù)名稱聽(tīng)起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單,它涉及到航天器接近潛在碰撞地球的天體,航天器通過(guò)引力牽引作用,使天體運(yùn)行軌道發(fā)生改變。里夫金被“引力牽引器”的簡(jiǎn)單性所吸引,他表示,只需操控航天器,其裝配的引力裝置會(huì)“拖曳”小行星偏離原有軌道,但這是一個(gè)緩慢的過(guò)程,可能需要“大半個(gè)世紀(jì)”才有充分改變天體的軌道。

  與此同時(shí),一些研究人員花費(fèi)大量時(shí)間跟蹤近地天體(NEOs),通常它們是指太陽(yáng)系中距離太陽(yáng)1.93億公里以內(nèi)的任何小型天體,相比之下1個(gè)天文單位,即地球軌道至太陽(yáng)的平均距離是1.5億公里。他們?cè)趪姎馔七M(jìn)實(shí)驗(yàn)室近地天體研究中心等機(jī)構(gòu)工作,該中心隸屬于馬薩諸塞州哈佛-史密森天體物理中心,他們特別關(guān)注潛在危險(xiǎn)天體(PHAs),該術(shù)語(yǔ)是指直徑大約140米以上、軌道距離地球804萬(wàn)公里以內(nèi)的天體。噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室近地天體研究中心主管保羅·喬達(dá)斯稱,大約有25000個(gè)潛在危險(xiǎn)天體存在,其中僅有40%被發(fā)現(xiàn),潛在危險(xiǎn)天體只有極少數(shù)是彗星,大多數(shù)是小行星,由于較大的天體更容易被發(fā)現(xiàn),因此大部分未發(fā)現(xiàn)的天體可能體積很小,同時(shí),這是值得慶幸的事情,或許未來(lái)100年內(nèi),沒(méi)有任何大型小行星碰撞地球。

  一些陸基望遠(yuǎn)鏡專門(mén)用于搜尋這些天體,其中包括:位于亞利桑那州的美國(guó)宇航局卡特琳娜巡天觀測(cè)中心的三個(gè)勘測(cè)儀器,以及夏威夷PanSTARRS望遠(yuǎn)鏡,而“近地天體勘測(cè)任務(wù)”的太空望遠(yuǎn)鏡正處于初步設(shè)計(jì)階段,未來(lái)它將搜索太陽(yáng)系內(nèi)潛在的危險(xiǎn)天體。雖然建造在智利境內(nèi)的魯賓天文臺(tái)的主要任務(wù)不是探索發(fā)現(xiàn)這樣的天體,但科學(xué)家認(rèn)為該天文臺(tái)有望探測(cè)到數(shù)千顆小行星和彗星。

  喬達(dá)斯強(qiáng)調(diào)稱,太陽(yáng)系的規(guī)模對(duì)于地球文明有利,宇宙空間真的很大,而地球真的很小,所以一顆體積較大的小行星碰撞地球的概率非常小。

  天文學(xué)家魯尼說(shuō):“雖然很少有科學(xué)家會(huì)因?yàn)橛钪媾鲎驳耐{而失眠,但許多人認(rèn)為,像DART這樣的探測(cè)項(xiàng)目和任務(wù),是一種很好的投資,就像行星保險(xiǎn)單,從長(zhǎng)期來(lái)看,這的確是一個(gè)嚴(yán)峻的問(wèn)題。”

  當(dāng)然,這并不是人類唯一關(guān)心的問(wèn)題,甚至不一定是人類最迫切解決的問(wèn)題,表面上看,科幻電影《不要抬頭》講述的是一場(chǎng)迫在眉睫的天體碰撞,但它同時(shí)隱晦寓意另一種生存威脅——?dú)夂蜃兓?。魯尼表示,我們想有效解決地球氣候危機(jī),但它非常棘手,可以說(shuō)這是人類歷史上對(duì)生命的最大威脅。

  包括喬達(dá)斯在內(nèi)的許多天文學(xué)家也贊同該觀點(diǎn),雖然他們每天都在追蹤分析來(lái)自宇宙的天體威脅,但事實(shí)上近地小行星的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際上要比地球氣候變化等威脅的風(fēng)險(xiǎn)更小。



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