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這項研究發表在雜誌《伊卡洛斯》上。研究顯示,例如小行星被另一個小行星碰撞受損,或一個核飛彈立即發射從而希望這樣做會阻止小行星撞向地球造成災難性後果。因為本身強大的引力,這將會實質上修復小行星本身,其核心仍然完好無損。
圖解:過去對小行星碰撞影響的模型低估了造成全面破壞所需的力量。
這個由美國宇航局資助的模型,對早期的研究進行了實質性的更新,結論卻與自相矛盾。早期的研究表明,一顆小小行星和一顆大小行星之間的碰撞將徹底摧毀後者,而後者的毀滅則是由裂紋的快速穿過造成的。
這項由美國約翰霍普金斯大學的查爾斯.埃爾.米爾和KT拉梅什以及美國馬裡蘭大學的德裡克理查森共同進行的新研究,運用了更細緻的分析,得出了截然不同的結論。
問題的根本在於巖石對高能撞擊的反應方式。這一過程在所謂的「實驗室規模」上得到了很好的理解,在真實世界和模擬實驗中,使用巖石的大小大致相當於人的拳頭。
但是那些足以讓NASA的科學家們感到擔憂的小行星——或者吸引潛在的太空開採者的小行星——要比這大得多。事實上,它們可能與柏林差不多大。摧毀這麼大的巖石並不僅僅是擴大要部署的爆炸力量的問題。埃爾.米爾和他的同事報告說,問題的關鍵是裂紋傳播的速度和強度。
使用一種叫做通-拉梅什(tong - ramesh)模型的分析協議,研究人員重新運行了早期研究的數據——該研究模擬了一顆直徑為1公裡的小行星以每秒5公裡的速度撞擊另一顆直徑為25公裡的小行星。
埃爾.米爾說:「我們過去認為,物體越大,就越容易破碎,因為更大的物體更容易有缺陷。」「然而,我們的發現表明,小行星比我們過去認為的更強大,完全粉碎它們需要更多的能量。」
模型將影響分為兩個階段。研究人員說,在第一次撞擊中,在較小的包裡德撞擊後不到一秒鐘的時間裡,較大的包裡德就產生了數百萬條裂縫,這些裂縫穿過巖石,導致小行星的一部分像沙子一樣起伏。一個撞擊坑形成了。
註:撞擊坑:(又稱隕石坑或環形山)為行星、衛星、小行星或其它類地天體表面通過隕石撞擊而形成的環形的凹坑。撞擊坑的中心往往會有一座小山,在地球上撞擊坑內常常會積水,形成撞擊湖,湖心則有一座小島。
然而,這個力不足以完全摧毀目標,這與之前沒有考慮裂紋行為的結果形成鮮明對比。相反,它巨大、密集、受損的核心仍然存在。
之前的研究考慮了小行星碎片之間的引力水平,因此它們之間存在一定程度的持續接近,但基本上確定了它們之間會有一定程度的分離,因此這些碎片讓人聯想起飛行的碎石堆。但新的研究結果卻不盡相同。這個巨大的、仍然完好無損的地核本身就是個大得嚇人的東西,它的引力足以將許多爆炸的碎片綁回去。
這一發現對未來的太空礦工來說可能是個好消息,因為他們將知道,從一顆源小行星上爆炸而來的寶貴礦物可以在離他們原來的家園很近的地方找到。然而,對於天文學家和國防人員來說,在尋找朝向地球的大石頭時,他們卻沒有多少笑容。埃爾.米爾說:「這聽起來像是科幻小說,但是大量的研究考慮了小行星碰撞。」
「例如,如果有一顆小行星撞擊地球,我們是把它拆成小塊更好,還是把它推到另一個方向更好?」如果是後者,我們要用多大的力才能把它移開而不讓它斷裂?這些都是正在考慮的實際問題。」他的同事拉梅什進一步闡述了這一點。
「我們經常受到小型小行星的影響,比如幾年前的車里雅賓斯克事件,」他說。
註:車里雅賓斯克小行星撞擊事件是發生在2013年2月15日葉卡捷琳堡時間(YEKT)上午9時15分(世界標準時間3時15分)左右,位於俄羅斯烏拉爾聯邦管區車里雅賓斯克市的一次小行星撞擊事件。隕石進入大氣層時直徑約15米,質量約7千公噸,在天空中留下大約10公裡長的軌跡。主要的碎片似乎擊中了切巴爾庫爾湖。該次事件中有1,491人受傷。大多數受傷的原因是碎玻璃和建築震動。
這次事件是自1908年通古斯大爆炸以來在地球上發生的最大的空中爆炸。「這些問題從學術性到定義我們對重大威脅的反應只是時間問題。我們需要有一個好主意,當那個時刻到來時,我們應該做什麼——像這樣的科學努力對幫助我們做出這些決定至關重要。」
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
3. cosmosmagazine-阿影少女-ANDREW MASTERSON
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