200年内,最具威胁的一颗小行星有可能撞击地球

文章来源:健康时报 2021-08-28 11:26

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目前关于恐龙灭绝的一种主流观点,就是6500万年前一颗直径10公里的小行星撞击了地球,产生了全球性的火山喷发,随后引发的“核子冬天”遮蔽了太阳光,地球随后进入漫长的“冰封期”,很多生物都随同恐龙家庭退出历史舞台。据科学家们测算,大约每100万年,地球就有可能遭受一次这种巨大小行星的撞击。而直径较小的小行星,撞击地球的概率会更大。

现在,每年撞击到地球的小行星数量,高达1.7万枚,总质量达到惊人的2万公斤,可以说地球每天都会经历这些小行星的撞击,只不过在大气层的保护下,很多小行星在穿透大气层时,都完全被高温所蒸发,只有一小部分能够降落到地面,不过质量也所剩无几,只有那些原本体积就较大、运行速度较小的小行星,才可能与地面“亲吻”。

“贝努”小行星

“贝努”小行星是围绕太阳公转的小行星大军中的一员,它于1999年首次被人们观测到。这颗小行星的直径只有500米,绕太阳公转一周的时间为1.2年,与地球的平均距离为1.2亿公里。2016年,美国发射了''奥西里斯-REx''探测器,专门用于探测该颗小行星,期间曾在上面发现了众多含水的矿物。

天文学家之所以将这颗小行星确定为“对地球具有威胁性”的小天体,主要原因在于它的公转轨道与地球公转轨道有重叠,而且每隔6年就交叉一次。预计在2135年,贝努将非常接近地球,而且极有可能从月球、地球之间穿过。而对22世纪末,它将更加接近地球,准确地预计年份为2182年,与地球的撞击概率达到2700分之一。

由于贝努的运行轨迹太具有规律性了,使得科学家们对于它和地球之间的距离测算,精确度达到2米左右,所以2700分之一的碰撞概率,对于地球来说,的确是个巨大的威胁。

当然,按照概率论的统计,在未来200-300年内,贝努小行星不会撞击地球的概率,高达99.9%,这种风险可以说非常低。而且,从小行星的尺寸来看,它要比6500万年前,引发恐龙灭绝的那颗直径10公里的“大个头”小了许多。

然而,在天文学家眼里,这颗小行星潜在的威胁,同样不容小觑,如果它正面撞击地球,释放的能量,相当于11亿吨TNT爆炸时的威力,事后将在地面上留下一个深700米、宽8公里的陨石坑,在距离撞击中心150公里处,1到2分钟后就能感受到7级左右的地震。如果该小行星撞击到海洋内,那么80公里范围内将产生高30米的巨浪,800公里处仍将有7米高的大浪,想想都觉得恐怖。

对贝努小行星的监测

自1999年9月贝努小行星被发现以来,天文学家一直使用地面望远镜,仔细地追踪这颗小行星的运行轨道,在此基础上来预测它在今后所处的位置。

根据之前的预测,贝努将在2135年来到距离地球12-52万公里的区域,有很大的概率要比月亮更靠近地球。虽然直接撞击地球的可能性较小,但是,根据它接近地球的时间和地点,以及地球引力的影响,有很大可能会使它的运行轨迹发生改变,从而进入撞击地球的线路中去。

''奥西里斯-REx''探测器在2018年发射后,专门对本努小行星的表面状况和运行特征进行监测,同时也尝试在小行星表面采样。该航天器于2020年10月捕获了一个岩石样本,不过在返回地球的过程中,将这个珍贵的材料遗失了。

当时根据探测器传回的图像和数据,科学家们依据探测器与贝努的距离、以及利用无线电信号传输测算出的探测器与地球的距离,以及三者(探测器、地球和贝努)之间的角度,通过三角函数法计算出了当时贝努与地球的距离,发现从最初的探测,到完成采样返回,这个距离值从3.2亿公里到0.8亿公里不等,这主要是由于地球的公转、贝努的公转周期不一致所致。

一个充满危险的旋转小行星世界

新的研究发现,到2135 年,贝努力将到达距离地球约20万公里的范围内,误差仅在1万公里,这要比之前的预测精确得多。能够影响这些小行星未来轨迹不确定性的因素,根源并不在小行星身上,而是小行星在行进过程中,所受到太阳系其它因素的影响,比如阳光是如何加热小行星、在冷却时如何释放能量、如何在自身旋转时给小行星提供推力,另外,太阳系其它数百个较大质量的天体,如何通过引力来牵引小行星,

所以,对包括贝努在内的近地小行星进行监测,不单单是要监测小行星本身,太阳系内其它可观的引力源都需要进行监测,重点是对小行星运行的潜在影响,这个任务可不简单。

后续如何应对?

虽然从贝努撞击地球的总体概率来看,仍然处于非常的水平,但是我们人类不能“走一步看一步”,也不能抱着无所谓的态度,因为一旦这种小概率因某些原因成为事实,那么再想办法就来不及了,所以“地球防御计划”的实施,特别是如何应对这些有潜在巨大威胁的小行星,将成为今后与深空探测并重的航天任务之一。

''奥西里斯-REx''探测器于2023年9月返回地球后,随即就又将踏上新的征程,科学家给它设计的目的地,是另一颗近地小行星-阿波菲斯,这颗小行星将于2029年4月按近地球。探测器将对这颗小行星的表面状况、运行轨迹开展连续监测,并为今后防御小行星的威胁开辟出新的视野。

人类还有一个多世纪的时间,来继续监测贝努对地球的风险,然后随时根据监测到的数据,来调整应对之策。在此之前,世界上一些国家,开始着手探讨和测试消除小行星威胁所需的程序和技术。比如2022年,美国NASA将会发射一个航天器,锁定一颗直径100多米的很小近地小行星,通过直接撞击的方式,来验证改变小行星轨道的可行性和效果。

这也是目前世界上讨论很热的动能冲击防御方式,美国的计划本来是挺好的,但由于经费的原因,一直没有得到官方的支持。我国科学家在此方面也取得重大突破,提出了改良优化版的方案,即实施航天器末级组合动能冲击方案,如果运用这种方式实施防御计划,冲击动能会提高3倍以上,那么一次性发射的冲击火箭数量,将减少一倍以上,只需要20颗,效率极高,具有很大的深入研讨和实施价值。

依据地球科学技术的发展水平,如果在百年和数百年的时间尺度内,考虑用动能冲击的方案,使小行星偏离原有运行轨迹的方案,将是最为可行、也是最为无奈的方法。幸好,我们还有一些时间去准备。

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