撰文 | 冬鸢
审校 | 不周
欧洲中部时间1月21日早晨1:08分(大概11天前),美国航空航天局的小行星防御办公室(NASA’s Planetary Defense Coordination Office)的官方X(原推特)发布了一条推文,表示一颗小行星将在1:32am——这条推文发布后约半个小时——到达德国柏林以西的上空。
随后,小行星如约而至,在进入大气层后解体。当然它对地球并无威胁,NASA也在推文中表示,它只会形成一个“无害的火球”。
撞击前不到三小时被发现
这是一颗直径约为1米的小行星,编号2024 BX1。在它撞向地球的不到三个小时之前,匈牙利天文学家克里斯蒂安·萨涅茨基(Krisztián Sárneczky)在布达佩斯附近的天文台观测到了它。70分钟后,NASA用于侦察近地小行星的Scout系统报告:2024 BX1撞击地球的可能性为100%。
在它进入地球大气层,解体燃烧的24分钟前, NASA的小行星防御办公室发布了开头提到的这条推文。随后,德国当地不少居民都看到了夜空中划过的这颗绚烂火球。
事实上,在2024 BX1进入地球大气层的95分钟前,Scout系统才确认它将撞向地球。虽然它只是一颗对地球没有威胁的小行星,没有及时被发现,也并无大碍。但想象一下,如果将来有更大的小行星撞向地球,却没有被提前观测到,那将带来难以预料的损失。
差点毁灭城市的小行星
这样的担忧并非杞人忧天。
2013年2月15日的清晨,迎着日出,一颗直径约为20米的小行星以每秒19千米的速度进入大气层,在俄罗斯车里雅宾斯克州上空45~25千米处爆炸解体,同时释放了大约500千吨TNT炸药的能量,威力相当于一颗W88核弹头。它产生的冲击波破坏了数千栋建筑物,大约 1500人因此受伤,所幸没有人在这次事件中身亡。
这是一个多世纪以来撞击地球的最大的小行星。上一次同尺寸小行星来袭事件发生于1908年,一颗直径在30米~40米之间的小行星,在沙皇俄国的通古斯距地面6~10千米的上空爆炸,释放出相当于10~15兆吨TNT炸药的能量,摧毁了近2200平方千米的森林,几乎没有留下任何生命痕迹。
“如果撞击再晚两个小时,(这颗小行星)就可能摧毁整个圣彼得堡市,”澳大利亚南昆士兰大学的天体物理学教授永蒂·霍纳(Jonti Horner)在一篇文章中评论道。
通古斯上空爆炸的小行星没能被及时发现,是因为当时(1908年)的科学技术远不如现代发达。但到了2013年,小行星在撞击地球之前,竟也没能被任何机构或科学家观测到,这难免让人有些费解。
原来是因为太阳
在太阳系内,一个天体运行的轨道如果有部分和太阳间的距离在0.983~1.3倍天文单位(地球到太阳的距离)之间,那么它会被归类为近地天体(near-earth object,NEO),这样的轨道让它有可能接近地球。
这些天体越大,对地球威胁就越大,但反而更容易被观测到。截至2023年8月,天文学家已经发现了32 412颗近地小行星。其中,直径大于140米的潜在威胁天体发现了10 541颗,但预计还有14 000颗没有被找到。此外,天文学家预计还有50颗直径大于1千米的小行星没被观测到。
而尺寸较小的小行星威胁相对较小,但它们撞击地球的频率却更高,且靠近地球时更难被发现。比如,11天前落入德国上空的2024 BX1直径约为1米,其实大概每两周就有一颗大小相似的小行星撞向地球,但我们目前只有8次成功在这些小行星撞向地球前观测到它们。
除了尺寸,还有一个重要的因素会影响我们观测这些即将靠近的小行星——太阳。我们能观测到小行星,是因为它们反射的太阳光能从地球探测到。但当它们离太阳越近,反而越难被看到。因为太阳的强光会掩盖它们的行踪,尤其是凌日的小行星,极难被发现。
这也是2013年那颗小行星没有被提前观测到的主要原因,它便是从接近太阳的方向靠近地球的。
这种情况下,不管是什么尺寸的小行星,都可能被在地球上观测的天文学家忽略掉。比如,一颗可能撞向地球,直径为1.5千米(直径是2013年撞向俄罗斯的小行星的75倍!)的小行星,直到2022年才被天文学家发现。它位于金星附近,但长期与地球位于太阳的两侧,在地球上极难观测到。科学家表示,尽管目前这颗小行星对地球无害,但随着时间的推移,它的运行轨道会发生变化,以后可能会越来越接近地球,存在潜在的威胁。
需要上天
因此,为了应对可能从太阳盲区袭来的小行星,我们只在地球上观测是不够的。目前,NASA和欧洲空间局(ESA)各有计划发射航天器,以专注于搜寻位于太阳盲区的近地小行星。NASA的“近地天体探测者”(NEO Surveyor)航天器计划于2027年发射,ESA的“红外近地天体任务”(NEOMIR)航天器仍处于早期规划阶段,最早将于2030年发射。
两个探测器发射升空后,都将位于地球与太阳之间的第一拉格朗日点,与地球和太阳保持相对静止。在太空中,两个航天器可以通过红外线探测小行星发出的热量,这些热量不会被太阳光淹没,也不会被地球大气层吸收,因此相比地面观测,它们能看到更接近太阳的小行星。
NEOMIR主要关注可能撞击地球的任何天体,如果再有直径20米左右的小行星撞向地球,它可以提前三个星期发现,给地球预留足够的时间来应对。而“近地天体探测者”则主要观测直径在140米以上的潜在威胁天体。两个探测器相互配合,便能更早地发现从太阳方向袭来的可能撞击地球的小行星,给我们更多的应对时间。
如何应对
对于即将撞击地球的小行星,不论尺寸多大,只要能提前发现它们,我们就多了几分提前应对的余地。科学家已经设计了很多方案使可能撞击地球的天体稍微偏离轨道,从而与地球擦身而过;或者直接使用武器摧毁来袭的小行星。
例如,北京时间2022年9月27日早上7:14,NASA就用双小行星定向测试(DART)航天器撞击了一颗小行星,成功使其轨道周期缩短了32分钟,这便是人类用自己的力量改变小行星轨道的一次勇敢的试验。
这些准备都是为了将来的潜在威胁提前做准备,尽管目前的地球看起来岁月静好,但我们永远不知道明天和意外哪个先到。比如,一个叫做贝努(Bennu)小行星,其直径达到了500米,将在2054年9月30日和2060年9月23日接近地球。但科学家估计,贝努有1/2700的可能性会在2182年前撞上地球,撞击能量将相当于全世界核武器的总和,我们不得不提前对此做好准备。
但总之,先享受生活吧,万一明天就有个更大的小行星从太阳的方向冲过来了呢?
参考链接:
https://twitter.com/AsteroidWatch/status/1748860048724332843
https://www.nasa.gov/solar-system/asteroids/nasa-system-predicts-impact-of-a-very-small-asteroid-over-germany/
https://cneos.jpl.nasa.gov/scout/intro.html
https://www.space.com/scientists-discover-near-earth-asteroid-hours-before-it-exploded-over-berlin
https://mp.weixin.qq.com/s/Koa0Yuv1BnWRUX2T2nOTdg
https://theconversation.com/city-killers-and-half-giraffes-how-many-scary-asteroids-really-go-past-earth-every-year-208838
https://www.esa.int/Space_Safety/Planetary_Defence/NEOMIR_finding_risky_asteroids_outshone_by_Sun
https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Images/2018/06/Tunguska_devastation
https://theconversation.com/why-dangerous-asteroids-heading-to-earth-are-so-hard-to-detect-113845
https://www.livescience.com/space/asteroids/the-sun-is-blinding-us-to-thousands-of-potentially-lethal-asteroids-can-scientists-spot-them-before-its-too-late
https://www.nasa.gov/directorates/smd/near-earth-asteroids-as-of-august-31-2023/
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ac8cff
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0032063317303884
https://www.jpl.nasa.gov/missions/near-earth-object-surveyor
《环球科学》2021年7月刊:《护盾破碎之后,如何保卫地球?》
《环球科学》2022年3月刊:《行星防御:以攻为守》