對於如何防禦小行星撞擊,不僅是民間多有爭吵,包括科學界也有許多不同的看法。
小行星撞擊不是小概率事件。2019年3月4日,一顆編號為2015 EG的近地小行星從距離地球44.1萬公裡的地方以9.6公裡/秒的速度與我們擦身而過,它的大小估計在19到43米之間。
一顆20米大小的小行星如果落在地球表面,將給地球帶來多大的影響呢?
2013年2月襲擊俄羅斯車里雅賓斯克的隕石,它的寬度僅大約就是20米,但撞擊產生的爆炸相當於50萬噸的TNT當量,這比美國扔到廣島原子彈的爆炸當量還要強大約25倍。幸運的是,由於俄羅斯地廣人稀,因這次小行星撞擊事件間接受傷的大約只1500人。傷者的大多數是因為小行星划過天空造成的衝擊波擊碎了窗戶玻璃,從而劃傷了皮膚。
就在那顆隕石襲擊俄羅斯的同一天,另一顆直徑達到46米的小行星2012 DA14從距離地球2.7萬公裡的空中擦過,要知道,地球同步軌道衛星的高度有3.6萬公裡,這顆小行星比通訊衛星還要近!
(2012 DA14小行星的飛行軌跡,地球的引力彈弓改變了它的軌道)
一顆直徑超過46米的小行星如果落在沙漠、荒野或海洋,它或許不會造成太大的危害,而一旦它襲擊人口稠密地區,則會是一場驚天災難。
這樣的災難距離我們並不遙遠。
防禦小行星撞擊的第一個難題就是,發現並跟蹤它!據美國宇航局公布的資料顯示,目前至少有超過1400顆大小超過140米的小行星軌道與地球軌道非常接近,更加可怕的是,這僅僅是太空中對地球有威脅的小行星中的一小部分,還有相當多的威脅並沒有被我們發現。
(美國宇航局標識的已知潛在危險小行星的軌道,白色圈為地球軌道)
小行星位於太陽系的三個區域內。
大多數小行星位於火星和木星軌道之間的巨大環中,這裡擁有超過200個直徑大於100公裡的小行星,還包含110萬至190萬顆直徑大於1千米的小行星和數百萬顆較小的小行星。
在木星軌道的拉格朗日L4、L5點附近,擁有兩個巨大的特洛伊木星小行星群,這裡的小行星數量與小行星帶的數量大致相當。當然,在太陽系其它行星的軌道上也存在少量類似的特洛伊小行星,它們對地球並不構成威脅。
對地球構成潛在威脅的小行星被稱為近地小行星(NEAs),據歐洲航天局稱,大約有10,000顆已知的小行星是NEAs。還有許多NEAs並未被發現。
(目前已知近地小行星的大小和數量,每個圖標代表100顆)
美國宇航局有一個行星防禦協調辦公室專門負責與其它天文臺進行協調,負責發現、跟蹤和對具有威脅的小行星進行預警,即便如此,美國科學家也承認還有大量有潛在威脅的小行星並沒有被發現。
是不是說,美國人已經做了的事情,我們就不必再做,只需將數據拿來用就可以了?
並非如此!
一方面我們需要對已知的小行星相關參數和軌道數據進行校正,同時也需要防範他們公布的數據中有某些可能存在的「人為失誤」對我們造成重要損失。一顆20米直徑的小行星早12小時到達地球可能撞擊美洲,晚了它撞的就是亞洲!
傻子才完全相信人家。
對於確定會撞擊地球的小行星,如何防禦?美國好萊塢1998年拍過一部關於小行星撞擊地球的科幻大片《世界末日》,電影講述的是一顆像德克薩斯州一樣大小的小行星可能在18天內與地球發生碰撞。為了使地球免遭破壞,一群深海石油鑽探工人志願登上小行星,在上面埋下核彈並將其炸開,最後分成兩半的小行星擦過地球,拯救了全人類。
《世界末日》中布魯斯威利斯的角色在最後時刻捨身取義,手動引爆核彈的鏡頭感人至深,賺了不少美國人的錢和眼淚。但天文學家Phil Plait對此卻不以為然,他說「這個片子中犯的科學錯誤多於視頻幀數」,「請不要去好萊塢尋求有關如何處理小行星的建議」。他認為單靠一兩枚核彈的能量完全不足以將小行星炸成兩半,反而會讓地球獲得一顆帶核輻射的小行星。Phil Plait經過計算後證明,為了炸毀一個影片中大小的小行星,炸彈必須以與太陽產生的能量相同才行。
電影中運用核彈去炸小行星,雖然具有娛樂價值,在科學上卻極其不準確。
(計算機模擬結果證明核彈無法摧毀小行星)
科學家們運用超級計算機進行的相關模擬計算證明了Phil Plait的觀點,計算結果表明,對付一顆300米大小的小行星,核彈頭幾乎起不到什麼作用,即便是把它炸開,在萬有引力的作用下,這些碎片還會迅速聚集到一起。
(約翰霍普金斯大學的計算機模擬結果顯示,小行星會在引力作用下重新聚在一起)
對付具有潛在威脅的小行星,我們除了需要找到它、要對它的運行軌道了如指掌,還需要清楚它的結構和元素構成。
目前已知的大多數小行星根據構造大致分為三類: 75%以上的小行星可能由粘土和石質矽酸鹽巖組成;大約17%的小行星由矽酸鹽材料和鎳鐵構成;還有一些顏色偏紅,似乎主要是鎳鐵小行星。有研究表明有一些小行星上還存在水和少量有機物質。
到目前為止,應對小行星的威脅並沒有形成共識,但科學家們比較普遍地認為來硬的不行,也沒有什麼投機取巧的辦法,唯有早發現、早跟蹤,對威脅性大的小行星可以採取「推」的辦法,發射太空飛行器著陸到小行星上,使其減速,或者慢慢將其推離原有軌道,儘量遠離地球。