为什么危险小行星如此难以探测？_风闻

原创：牧夫天文

文章来源：The conversation

原作：Jonti Horner

编译：张雨荷

校译：牧夫校对组

编排：王璞

原文链接：https://theconversation.com/why-dangerous-asteroids-heading-to-earth-are-so-hard-to-detect-113845

潜在的危险小行星在被发现之前能离地球有多近？

图片来源 Shutterstock/Alexyz3d

地球经常处在小行星和彗星碎片的“火线”上。尽管它们中的大多数在我们头顶上空数十千米处就已经燃烧殆尽，但偶尔也有会有一些大的小行星和彗星碎片到达距地面不远的地方。

2018年12月18日，在俄罗斯的东海岸就发生了一起这样的事件。一颗10米多宽，1500多吨重的小行星划过白令海上空时发生了巨大爆炸。这次爆炸的能量相当于二战时美国在日本广岛投掷的原子弹所释放能量的十倍多。

但是为什么我们事先预测不到这颗小行星的到来呢?为什么我们直到最近才逐渐了解它引发的巨大爆炸呢?

没有人看到它

如果去年12月的爆炸发生在城市附近，就像2013年2月在俄罗斯车里雅宾斯克市发生的那样，那么我们当时就能收到消息。

2013年2月15日，许多俄罗斯民众观察并拍摄到了车里雅宾斯克市的小行星爆炸

但是由于爆炸发生在偏远地区，这起事件在发生后三个多月的时间内都没有受到关注。直到一周前，在第50届月球与行星科学会议（LPSC, Lunar and Planetary Science Conference）上，爆炸的细节才被公布。人们从NASA收集的火流星数据中推断出了爆炸的情况。

去年2月，俄罗斯东海岸发生的火球爆炸是自2013年俄罗斯车里雅宾斯克市上空发生的火球爆炸以来最严重的一次，爆炸当量相当于17.3万吨TNT爆炸所释放的能量

图片来源 https://cneos.jpl.nasa.gov/fireballs.

那么这些小行星来自哪里呢？

太空碎片带来的危险

太阳系中遍布着行星形成留下的物质。它们中的大多数被束缚在远离地球的稳定“仓库”中，包括小行星带，柯伊伯带（Edgeworth–Kuiper Belt）和奥尔特云（Oort Cloud）。这些“仓库” 中的天体源源不断地泄漏到行星际空间，这些碎片的轨道可能穿过行星的轨道。因此，太阳系中包含很多太空碎片，尺度从微小的尘埃到直径几千米的彗星和小行星不等。

大多数与地球相撞的太空碎片是完全无害的，但是也有一些大的天体在碰撞时给地球留下了伤痕。

6500万年前，一场极大而颇具破坏性的撞击导致恐龙灭绝，这种规模的撞击和爆炸是极其罕见的。但是相对较小却较为频繁的碎片碰撞也会给人们带来很大风险。

1908年，在西伯利亚的通古斯地区，一场巨大的爆炸将2000多平方千米的森林夷为平地。由于地处偏远，并没有死亡记录。但是如果这次撞击发生在仅仅两个小时之后，整个圣彼得堡市将会被摧毁。

2013年，一颗20米宽，一万吨重的小行星划过俄罗斯车里雅宾斯克市上空，并在距离地球表面29. 6千米的高空中爆炸。爆炸造成了1500多人受伤，约7000栋建筑物受损。幸运的是没有造成人员死亡。

我们仍在努力推算这些事件发生的频率，但是我们目前掌握的关于较大撞击发生频率的信息非常有限，因而做出的推断也会有很多变化。

通常人们认为像通古斯爆炸那样强度的撞击每隔几百年会发生一次，但这个推断仅仅基于一个样本。事实上，我们很难预测这类撞击的频率。

那么我们能做些什么呢？

在过去的几十年中，人们同心协力寻找那些尚未到达地球但对地球造成威胁的潜在危险天体，并由此发现了数千颗直径达几米以上的近地小行星（感兴趣的读者可以查看NASA近地小行星数据库：https://cneos.jpl.nasa.gov/stats/totals.html）

人们近年来发现的所有小行星

一旦有小行星被发现，人们就可以确定它们的轨道，并能够预测其未来的飞行轨迹，以判断它们是否有可能与地球发生撞击。我们对于某一天体的观测时间越长，则预测结果越准确。

但是正如我们在2013年的车里雅宾斯克和去年12月的白令海看到的那样，对于危险天体的观测，我们还远远没有达到万无一失那一步。虽然潜在危险天体的目录持续增加，但仍然有很多天体未被发现，或许将出其不意地来到我们面前。

如果我们已经知道在未来的几天里即将发生一场撞击，那么我们能够计算出碰撞发生的时间和地点。2008年，天文学家们在小行星2008 TC3（https://cneos.jpl.nasa.gov/news/2008tc3.html）进入苏丹北部大气层的19小时前发现了它，并准确预测了它撞击的位置。

若预测到的撞击拥有更长的准备时间，天文学家们将有可能计算出哪些天体对于我们是真正危险的，而哪些只会产生一个壮观却无害的火球（如小行星2008 TC3）。

对于那些真正对地球造成危险的天体，人们会争分夺秒不遗余力地使它们轨道偏转，从而将一场碰撞化为擦肩而过。

天空搜索

在我们去量化一个天体造成的威胁之前，我们首先需要知道这个天体就在那里。但是想要发现小行星却很难。我们需要在天空中进行搜索，在恒星背景中去寻找移动着的微弱星点。和地球距离相同时，更大的小行星会反射更多的太阳光，因此也会在天空中显得更为明亮。然而，物体越小，就必须离地球越近我们才能发现它。

车里雅宾斯克和白令海事件中的小行星尺度（直径分别是20米和10米）在天文学中可以说是非常小，只有在它们离地球很近的时候才能被发现。绝大多数时候，我们根本无从察觉。

因此，出现这样从天而降的撞击其实是常态，而绝非意外！

车里雅宾斯克的小行星撞击是一个很好的例子。它绕着太阳运动，在白昼的天空中接近我们——将自己完全隐藏在太阳的光芒之中。

但是，对于那些碰撞频率较低但是却会造成更大破坏的较大天体的撞击，我们有望事先收到一些警报。

为什么不移动小行星呢？

除了要继续寻找危险天体，我们还有另一种保护自己的方法。

NASA的OSIRIS-Rex探测器和日本宇航局的隼鸟号、隼鸟二号探测器已经证明，我们有能力前往近地小行星，降落在它们表面，并且移动它们。

这一概念图展示了OSIRIS-Rex探测器与Bennu小行星的接触

图片来源 https://www.nasa.gov/image-feature/osiris-rex-grabs-a-sample

在此基础上，探测器只需要一个小动作就可以使小行星的轨道发生偏移，从而将一次潜在的碰撞变成完美避开。

有趣的是，使小行星偏转的想法与小行星开采的可能性不谋而合。从小行星中提取材料并送回地球所需的技术同样可以用来改变小行星的运行轨道，使它远离将与地球发生的碰撞。

我们还没有完全实现那一步，但这是历史上的第一次，我们有望真正掌控自己的命运。

『天文时刻』 牧夫出品

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捕捉一颗小行星？

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