2月下旬以來，中國科學院紫金山天文臺近地天體探測望遠鏡已經發現三顆新的近地小行星！其中有兩顆已與地球「擦肩而過」，還有一顆「潛在威脅小行星」將於今年5月初飛掠地球。為何近期接連發現新的小行星？它們會對地球產生怎樣的「威脅」？對於這些「不速之客」，人類該怎麼去應對？聽聽紫臺專家怎麼說。
接連發現三個「不速之客」
先認識一下這三個「天外來客」：2020 DM4，2月26日發現，直徑近160米，預計今年5月初飛掠地球，屆時離地球最近距離約為735萬千米；
2020 FD2，3月17日發現，直徑約為26米，已於3月15日飛掠地球，當時離地球距離約為32.8萬千米；
2020 FL2，3月19日發現，直徑約為20米，已於3月23日飛掠地球，當時離地球距離約為14.4萬千米，這也是我國迄今發現的尺寸最小、與地球軌道距離最近的一顆小行星。
為何能在短短一個月內發現三顆新的小行星？紫金山天文臺近地天體探測望遠鏡團組首席研究員趙海斌解釋說，地球周圍充斥著各種可能與我們「擦肩而過」的小天體，但是由於觀測條件和觀測能力的限制，人類並不能完全發現它們。近期接連發現三顆小行星，主要得益於良好的夜間觀測條件和高效的數據處理手段。「它們只是無數個小行星的代表，發現這些『不速之客』，監測它們，並進行預警，是我們的一項長期的重要工作。」
值得注意的是，3月15日飛掠地球的2020 FD2，軌道非常特殊，是一個超大偏心率的橢圓，其近日點在水星軌道以內，遠日點在木星軌道之外。迄今為止國際上共發現了6顆類似軌道的近地小行星，而2020 FD2的軌道是其中傾角最小的（0.27度），幾乎平躺在黃道面上，因此能與水星、金星、地球、火星、木星的軌道接近。
這三顆小行星均是由位於江蘇盱眙的紫金山天文臺近地天體探測望遠鏡發現的，這是目前我國口徑最大（口徑為104/120釐米）的施密特望遠鏡，配備了單晶片10K×10K像元CCD探測器。它主要用於搜索發現可能威脅地球的近地小行星，同時開展其它太陽系天體的實測研究。
「潛在威脅分子」威力有多大
發現和監測小行星，是為了守衛地球。
趙海斌說，小行星的爆炸威力和質量、速度、密度等有關。一般來說，直徑10米以下的小行星經過大氣層時基本就被燒蝕了，部分小行星燒蝕後會有隕石落到地面。而有研究顯示，小行星的直徑每增加10倍，爆炸威力就會增加1000倍。「一般來說，直徑140米以上的小行星撞擊地球，威力足以毀掉一個中等國家。」
在天文學上，直徑大於等於140米且與地球的最小軌道交會距離小於0.05天文單位（約750萬千米）的近地小行星，即被稱為「潛在威脅小行星」。近期發現的三顆小行星中，將於5月初飛掠地球的2020 DM4便是這樣一個「危險分子」。
不過，地球的「哨兵」一直在盯著它呢！2月26日晚，紫臺近地天體探測望遠鏡在獅子座方向發現了正在接近地球的2020 DM4，科研人員敏銳地意識到這可能是一個特殊目標，隨即上報國際小行星中心（MPC），實現信息國際共享，並立刻通知牽頭組建的合作監測網內望遠鏡進行後隨跟蹤觀測，包括紫金山天文臺姚安觀測站0.8米口徑高精度天體測量望遠鏡和俄羅斯國際科學光學監測網中兩臺望遠鏡。隨後，國際上另有8臺望遠鏡也加入了跟蹤監測。經過4天的接力追蹤，最終匯總全球12個觀測站點的數據，確定了2020 DM4的軌道，做好了迎接「不速之客」的準備。
「2020 DM4也是一顆Amor型近地小行星。」趙海斌介紹，Amor型近地小行星是一類特殊軌道的近地小行星，因首個發現的這類小行星被命名為Amor而得名，Amor是古羅馬神話中的愛神，是悲憫、共情和愛的化身。這類小行星的軌道不與地球軌道發生交叉，而是從地球軌道外側來接近地球，但大多數的軌道與火星軌道交叉。
根據觀測數據，2020 DM4直徑接近160米，其與地球的最小軌道交會距離為0.048天文單位（約718萬千米），預計5月初飛掠地球時最近距離約為735萬千米。「不過大家不用擔心，雖然有威脅，但畢竟是潛在的。」趙海斌說，小行星和地球都有自己的運行軌道，當二者的軌道相交，就有可能存在潛在威脅，但軌道運行的參數，受制於觀測數據的影響，也會存在精度上的誤差。「我們會持續監測這顆小行星，不斷修正觀測，以提供更精確的軌道數據。」
必須在小行星「發現」地球前就找到它們
面對近地小行星的潛在威脅，我們該怎麼去應對？
「小行星防禦方法的研究全球已提上日程，但是在防禦之前，發現和監測是至關重要的。」趙海斌介紹，觀測發現近地小行星之後，通過進一步監測並精確定軌，可以分析其軌道特性，評估撞擊概率，預測隕落地球的時間、地點，然後基於對其材質結構等物理性質的研究，評估可能發生的碰撞事件對地球環境和人類生存安全的危害程度。「只有了解防禦對象的特性，才有可能做出正確的判斷，提前進行精確預警並採取防禦措施。」
趙海斌說，近階段，我國對於近地天體監測預警能力急需提高，而建設口徑更大的巡天望遠鏡是當務之急。世界各國的科學家們監測小行星的手段還包括紅外觀測、雷達測量和空間探測等，這些也將是這一學科領域未來發展的重要方向。
目前，我國觀測水平日益提高，國際合作也在不斷加深，2018年2月，我國作為正式成員加入國際小行星預警網，紫金山天文臺作為我國該領域的最重要力量，一直致力於我國自主的近地天體監測預警觀測網建設。此次2020 DM4的發現很大程度上得益於已經在運行的一個小型監測預警網，通過「東部望遠鏡先行發現，西部望遠鏡後隨認證」的綜合觀測模式實現。
據介紹，除了開展現有設備組網觀測，紫金山天文臺正在推動建設更大口徑的下一代近地天體監測預警設備來系統性地提高能力，從而在國際小行星監測預警領域中發揮更重要的作用。
雖然對地球具有潛在威脅，「不速之客」小行星卻也是太陽系的寶貴遺產。趙海斌介紹，太陽系形成時，未凝聚成大行星的物質構成了目前的小行星帶，因此它們還保留著許多太陽系形成早期的信息，可為研究太陽系的演化提供豐富的資料。目前已知的近地小行星分為碳質、石質、金屬質等多種類型，對研究分析地球演化歷史也將發揮重要作用。此外，小行星與地球「親密接觸」，多攜帶豐富的水和貴金屬等資源，有著近地空間資源探索的可能。
本報記者 蔡姝雯
圖片來源：紫金山天文臺官網