豆比看世界（2）——直徑1公裡的小行星撞擊地球威力有多大

2020-09-03 豆比世界

很多科幻電影中都描繪了小天體撞擊地球時的災難情景，所以在前一陣子，當科學家們預計有兩個小行星將於地球擦肩而過時，很多人都捏了一把汗。不過有驚無險的是，這兩顆小行星都只會在離地球很近的地方掠過地球，並不會與地球相撞。那麼，如果一個小行星真的撞擊了地球，到底會有多大的威力呢？這裡我們不妨假定一個1km直徑的小行星，來做一波「科學」分析。

　　

直徑1km小行星撞擊地球想像圖

先看一下被1公裡的小行星碰撞是一個怎樣的概率。在地球誕生的初期，因為地球軌道附近還有大量的天體未被清除，所以對於那時的地球來說，小行星撞擊是很常見的現象。隨著時間的推移，越來越多的近地小行星的軌道趨向於穩定。也即，在沒有受到外在涉動的影響下，這些小行星將永遠不會和地球發生碰撞。由於這種涉動本身的隨機性，大概來說，直徑約1公裡的小行星平均50萬年撞擊地球一次。較大物體的撞擊，例如直徑5公裡的天體平均大約每一千萬年撞擊地球一次。我們需要承認的是人類本身對於環境變化的抗性是很強的，因為我們擁有各種各樣的科技來幫我們應對環境的變化。如果真的直徑一公裡的小行星就足以毀滅地球上的文明，那麼它對於地球上其他生命的影響也將是災難性的，也就是說，如果這個命題成立，那麼每五十萬年就會有一次生物大滅絕，而這顯然與事實不符，也就是說，1公裡的小行星與地球的碰撞不應產生這麼大的威力。

再來看看威力到底會有多大。我們知道，最終小行星所造成的破壞大小必然是和這顆小行星的質量以及速度有關係的。根據加州大學伯克利分校科研人員的估計：1km直徑的小行星，所產生的總能量大概是10萬個100萬TNT當量，作為對比，當年美國製造並使用的「小男孩」原子彈在廣島爆炸時的爆炸當量大概是1.3萬TNT當量。也就是說，1km直徑的小行星撞擊地球後所產生的威力大概是7-800萬倍第一代原子彈威力，這個威力看上去確實不小。

「小男孩」

因為爆炸當量這個指標本身不夠直觀，所以我們來看一下這個爆炸威力所對應的的各類指標，其估計值如下：撞擊坑直徑 - 24 km； 輻射影響範圍 - 150 km；爆炸半徑 - 130 km；地震、大火以及海嘯的影響範圍 - 本地或局部； 降溫 - 全球性，數月；酸雨 - 局部，數月；全球溫室效應 - 忽略不計；臭氧層破壞 - 部分，數年；植物生長及作物收成 - 數月影響，局部歉收；全球銥積累 - 0.4 ng/cm。可以看到，每一項指標其實都不小，但是影響多以局部性為主，全球性的效應並不大，不過一些指標所受影響大小隨著小行星體積的變化是三次方級的，這也就是白堊紀末期的那次10km小行星撞擊事件的影響很大的原因所在。

數據來源：

Environmental Damage from Asteroid and Comet Impactsusers.tpg.com.au

補充一句，雖然1km小行星的撞擊毀滅人類文明的可能性很小，但是其還是可以造成很強的區域性的破壞的，甚至可能導致局部的文明斷代。比較近的一次小行星撞擊地球事件發生於1908年6月30日上午7時17分（UTC零時17分），撞擊地點是現今俄羅斯西伯利亞埃文基自治區上空，爆炸發生於通古斯河附近、貝加爾湖西北方800公裡處，北緯60.55度，東經101.57度。通古斯大爆炸被認為是一次大概直徑數百米的小行星撞擊地球的事件，當時估計爆炸威力相當於2千萬噸TNT炸藥，超過2,150平方公裡內的8千萬棵樹焚毀倒下。目擊者的報告表明事件中至少有3人死亡。下面是20年後（1927）所攝的爆炸地照片，可見當地的生態還遠未恢復。

通古斯大爆炸現場

那麼，如果這個現象真的發生了，並且即便這個破壞不大，我們也不想承擔這個破壞，人類應該如何應對呢？

第一，從預防的角度，其實人類對於近地的以及軌道和地球軌道有重合的小行星、彗星都進行了監測。對於100年內可能會撞擊地球的小行星，現在基本可以做到準確的撞擊概率預報，這也就意味著其實我們有著足夠多的時間去進行準備工作。

目前被監測的近地小行星

第二，比較粗暴的方法就是用核彈。可以估計一下，東風快遞中的東風31A飛行高度可以超過80000米，爆炸當量約為100萬TNT當量，也就是說20枚東風31A大概就可以產生相當於通古斯大爆炸的威力，這次爆炸的爆炸範圍超過30公裡，去炸毀一個1km小行星完全夠用了。

國之重器——東風快遞

第三，我們也可以採用比較溫柔的辦法。下一次可能的1km小行星撞擊地球的事件是2882年，並且概率極低。就算該事件真的發生了，我們也還有超過800年的時間來應對。在那個時間點，相信人類將一公裡的翼展以及核能發動機裝到小行星上應該不是大問題。那麼我們就可以人為幹預，讓小行星稍稍偏離原來的軌道，這樣的話，它就不會撞擊到地球了。

設想：裝上翅膀的小行星

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