防止小行星撞擊地球將面臨哪些困難?

2020-12-04 老粥科普

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。

相關焦點

  • 如何防止小行星撞擊地球?科學家有4個努力方向,包括主動防禦
    地球時時刻刻面臨著來自外太空的威脅。儘管很少進入人們的視野,但地球上的的確確遍布著大大小小的隕石坑。2018年12月,一顆流星在地球大氣層中爆炸,它的威力是廣島原子彈的10倍,這是近30年來發生的第二大流星爆炸事件,僅次於車里雅賓斯克事件。但是,直到四個月之後,2019年3月,科學界才正式宣布發現了這一事件。那麼,為了預防撞擊事件帶來的損失,科學家究竟做了哪些努力呢?
  • 小行星60度撞擊地球,是恐龍滅絕的原因?人類也面臨滅絕風險?
    在科學之中,恐龍滅絕的原因可以說有很多「假說」,然而對於恐龍來說,「小行星」撞擊地球導致恐龍滅絕是研究最多的。根據《倫敦帝國理工學院》科學研究人員最新模擬數據指出,建立在小行星撞擊地球的基礎上,研究人員們發現這顆小行星是以「最致命的,最大的」角度撞擊了地球,所以導致了恐龍的滅絕。
  • 如果小行星即將撞擊地球,我們能用核武器摧毀它嗎?
    我們總是能在科幻電影中看到這樣的場景:科學家發現了一顆巨大的小行星即將撞向地球,人類唯一的希望就是使用核彈對它進行摧毀。經過電腦精確地計算分析,科學家確定了這顆小行星的軌道,最終人類發射了一枚核武器,將小行星炸成了灰燼,地球又一次被拯救。
  • 小行星撞擊地球進入海洋將破壞臭氧層
    如果小行星撞擊地球,那將是一場全球的災難美國圖森市行星科學研究院的伊莉莎貝塔·皮爾洛研究小組運用計算機模擬顯示,如果一個直徑為500米到1000米的小行星撞入太平洋,將激起大量海水蒸發,蒸發出來的高鹽度海水會使臭氧保護層出現空洞,屆時,地球表面將受到有史以來最高的紫外線輻射。研究結果發表在近期的《地球與行星科學快報》上。
  • 小行星撞擊地球,是外星人在「投石問路」嗎
    科學家推論,在不久的將來人類或將目睹並經歷小行星撞擊地球,小行星撞擊地球事件並不是只會發生在科幻電影當中,人類或許會有一次滅頂之災。到那時人類真的會遇到流浪地球裡的場景嗎?人類面臨小行星撞擊的威脅,目前為止對於這樣的威脅人類是束手無策的。
  • 科學家不能消除小行星「阿波菲斯」撞擊地球的可能性
    許多小行星在太空中漂浮,美國宇航局和其他組織正在跟蹤。其中一顆小行星的大小和艾菲爾鐵塔差不多,叫做阿波菲斯。科學家最近表示,他們不能排除阿波菲斯可能在2068年撞擊地球。夏威夷大學天文學研究所的科學家宣布,他們在這顆小行星上發現了一種叫做雅科夫斯基加速的現象。這種類型的加速度來自於非均勻熱輻射對物體造成的極弱的力,這是一種複雜的說法,大致意思是太陽光正在隨著時間的推移改變小行星的路徑。
  • 科學家警告,2036年小行星會撞擊地球?
    科學家對2036年小行星撞擊地球的警告,這個小明星叫阿波菲斯也叫「毀神星」,那為什麼科學家會警告呢?那是因為這個小行星可能會撞向地球,美國航空航天局曾在2004年首次發現這個小行星,並把這個小行星的名字稱為阿波非斯。
  • 小行星2020QG掠過地球,是目前最接近的無撞擊小行星
    2020年8月,NASA檢測到小行星2020QG,這顆小行星在距離地球2950公裡的位置掠過,沒有對地球造成明顯影響,這也是目前監測到最接近地球的無撞擊小行星。這顆小行星不但非常接近地球,本身也非常隱蔽,由於這顆小行星從太陽方向飛向地球,太陽的光芒讓這顆小行星非常難以被發現,直到小行星非常接近地球,天文臺才檢測到這顆小行星。所幸的是,這顆小行星直徑只有3-6米,大約是一輛汽車的大小,就算撞擊到地球,也不會造成毀滅性的打擊。
  • 在美國大選前一天,一顆小行星將撞擊地球
    根據美國國家航空航天局和歐洲航天局的計算,一顆小行星將進入地球大氣層並於今年11月墜毀的可能性很高,儘管這顆小行星的體積很小,不會造成大的傷害。另據歐洲航天局的一份清單,它如今天文學界名聲很響,因為它是未來100年內第二大有可能撞向地球的小行星。
  • 提前8年發現小行星將撞擊地球,只有一個辦法能夠拯救人類
    ,NASA在2019年進行了一場模擬演練,演練內容是假設人類在2019年5月發現一枚小行星已經進入對地球的撞擊軌道,並預計在2027年4月撞擊地球。NASA實驗NASA這場演練舉辦於2019年5月4日,其模擬了一枚直徑為100-300米的小行星將在2027年4月29日撞擊地球。
  • 小行星阿波菲斯可能將在48年後撞擊地球
    科學家警告人類在48年之後,將有一顆以埃及混沌之神阿波菲斯命名的小行星可能會直接撞擊地球。根據《大眾力學》地報導,阿波菲斯將在2068年最接近地球,因為它的軌道逐漸的在漂移,因此科學家計算出它與我們的距離,認為阿波菲斯很有可能撞上我們。
  • 我們有能力防禦小行星與彗星撞擊地球嗎?
    我們有能力防禦小行星與彗星撞擊地球嗎?我覺得在50年前是不可能的!王思潮說,目前,國際上對於防範小行星和彗星撞擊地球的課題已經形成了共識,並開始聯合起來進行搜索和監控。「只要及早發現和監控,以人類今天的科技水平,完全有能力拒其於『球門』之外。」那麼我們有什麼方法與技術來防禦小行星以及彗星撞擊地球呢?我們先進的太空望遠鏡無論是身處太空還是地球大陸,作為太空前哨可以發現危險的地外天體,還可以追蹤它們的運行軌跡。
  • 4月29日小行星撞擊地球?專家回應:危言聳聽!
    新華網南京4月15日電(孫星星)「NASA警告:4月29日小行星抵達地球!速度9千米/秒,可能撞擊地球。」「一顆直徑4公裡的小行星將於今年4月29日抵達地球附近,撞擊機率大!」……近日,4月29日小行星撞擊地球的傳言,經中國科學院紫金山天文臺核實,撞擊地球的可能性為零。
  • 3顆巨型小行星朝地球飛來,NASA稱:追蹤較小小行星非常困難!
    這三顆巨型小行星分別是101955 Bennu,1979 XB和Apophis(阿波菲斯),地球均在它們的飛行路線上。其中101955 Bennu是一個水滴狀的小行星,直徑大約為492米。經過計算,它將在2175至2199年之間有2000分之一的機會撞擊地球。
  • 如果小行星沒有撞擊地球,恐龍還會是地球霸主嗎?
    恐龍近日,來自英國巴斯大學和自然歷史博物館的研究人員針對恐龍多樣性開展了一項新研究,結果表明,6600萬年前小行星撞擊地球(導致恐龍滅絕)時,恐龍數量並沒有減少。如果沒有發生撞擊,恐龍可能會繼續統治地球。
  • 48年後,「混沌之神」小行星將撞擊地球?
    據夏威夷大學的Dave Tholen表示,約在48年後,一顆半徑185公尺、主要由固態金屬組成的近地小行星有可能會撞擊地球。Apophis命名,原定將在4月14日清晨5點20分左右與地球相撞,概率為2.7%,若發生撞擊將釋放15.3億噸TNT炸藥爆炸釋出的能量,類似撞擊事件在地球上平均每31,000年發生一次,然而在不斷重新估算後,此次得出了新的撞擊機率與時間。
  • 杞人憂天,近地小行星撞擊地球可能性到底有多大
    圖片來源網絡  據新華社上海電(記者王琳琳)美國航空局上個月底宣布批准一項防止小行星撞地球的計劃進入初步設計階段,計劃2020年發射太空飛行器撞擊一對小行星以改變其軌道。隨後,俄羅斯航天集團下屬單位表示將從2019年開始籌建近地小行星搜尋追蹤系統,及時預警潛在撞擊。美俄為何相繼啟動小行星撞地球「防禦計劃」?記者就此採訪了有關專家。
  • 小行星撞擊地球是完全可能的!
    小行星環周期性撞擊地球是地質變化的動力。從古生物化石的層序來看,地球經過了至少5次小行星環的撞擊(化石是隕石坑巖漿衝擊波層流的納米物質擊穿古生物實體形成的)。地球有生物以來的第6次小行星環撞擊,是完全可能發生的。
  • 如果小行星撞擊地球,人類應該怎麼辦?科學家給出了猜想
    ,這也是為什麼科學家一直研究小行星的原因,如果有一顆小行星撞擊地球,那麼對地球的威脅也是非常大的,雖然小行星的體積不是很大,但是小行星的速度很快,速度快威力就大,如果一顆小行星撞擊地球,那麼人類應該怎麼辦呢?
  • 2022年5月6日,小行星JF1可能撞擊地球而來
    該小行星的直徑在420英尺(約合128米)左右,而美國宇航局(NASA)也發布了具體可能撞擊地球的時間,可以說聽到這個消息,真的是能讓人「捏一把汗」。科學報告指出,該小行星可能在2022年5月6日與地球相撞(碰撞),並且其撞擊地球的威力相當於230噸TNT。而該小行星撞擊地球的機率為3800分之一,所以地球可能不安全了,是否真的要來就得看後面了。