小行星大未來

鄭永春，博士，中國科學院國家天文臺研究員，中國科普作家協會副理事長，青年科學家社會責任聯盟理事長，“科普中國”形象大使。

什么是小行星

小行星，當然很小。很多人說到小行星，都會覺得不重要。但實際上，小行星并不是小的行星，而是圍繞太陽運行的由巖石、金屬、水冰、有機物質等組成的許多小天體中的一種（主要在火星和木星的軌道之間）。換句話說，小行星就是太陽系內像行星一樣，環繞太陽運動，但體積和質量比行星小得多的天體。

小行星體積小，但是意義和價值并不小，小行星對于研究太陽系的起源、生命起源，以及航天技術的發展，乃至對于我們人類的未來，都有非常重要的意義和價值。

小行星和彗星

小行星和彗星都被稱為小天體。雖然它們離我們都很遙遠，但實際上我們在地球上經常都可以接觸到，這就是每天都會落到地球上的隕石、流星和宇宙塵等。每年有數萬噸太空物質落到地球上，它們當中有相當一部分是來自小行星的樣品。

位于火星軌道和木星軌道之間有一個小行星帶，這里有數百萬顆小行星環繞著太陽運轉，它們的質量加起來大概相當于1個月球的質量，而月球的直徑達3476千米。位于小行星帶的這些小行星，被稱為主帶小行星。

小行星都有自己獨特的編號，其中1號小行星是19世紀的第1天，也就是1801年1月1日公布的谷神星，直徑約950千米。小行星也有體積很大的，冥王星雖然被降級為矮行星，實際上是編號為134340號的小行星，直徑約2370千米。至于最小的小行星，直徑幾個厘米也能叫小行星，并沒有下限。根據小行星的軌道、分布區域，或者根據小行星的成分，可以對它們進行分類。

為什么要研究小行星

了解太陽系和地球的起源和演化

太陽系剛剛形成的時候，是一團彌漫著氣體和塵埃的星云。宇宙里有很多一團一團的星云，天文學家可以觀測到其內部有一顆顆恒星正在點亮，所以，根據對這些星云的觀測，我們不難想象太陽和地球的形成過程。一團星云在旋轉的過程中，慢慢會形成一個旋渦星盤，中間會越來越密集，兩邊越來越薄。當中間某個地方的壓力溫度達到極限高度的時候，核聚變就會被點燃，造成發光發熱現象的同時，周圍的東西都會被吸進來，只剩下一些小東西。這些小東西會相互碰撞，所以開始的時候叫星子，然后形成行星的胚胎，再后來形成原來的小行星，小行星繼續碰撞，體積和質量越來越大，最后就變成了行星。

因此，小行星是太陽系的化石，是太陽、行星及其衛星形成后留下的殘渣，通過它可以了解太陽系最早期的歷史。

在地球上可以找到很多小行星樣本，例如隕石。這些隕石的年齡絕大多數都已經46億年了，它們跟地球同齡，也跟太陽系同齡。從科學研究的角度看，小行星是太陽系最古老的化石，是揭開太陽系早期歷史的鑰匙。隕石相對稀有，所以也具有一定的收藏意義。特別是一些來自特定目標，如月球、火星、谷神星、灶神星等天體的隕石，對研究這些天體的起源和演化具有重要價值。

研究小行星，可以回答一些根本性的科學問題，如地球上的水來自哪里。有些觀點認為水是地球上本身就有的，有的觀點則認為水是來自小行星的，還有人認為來自彗星。但科學家派遣深空探測器，實地探測了幾顆彗星的水的同位素比值，發現它們的同位素比值與地球上的水存在明顯差異。這證明，至少從現有證據來說，地球上的水主要不是來自彗星。

研究小行星，還可以回答地球上的生命是如何起源的。關于地球生命起源，有一個“濃湯學說”。也就是說，在30多億年前，有大量的小行星和彗星，攜帶許多復雜的有機物來到地球，在地球上溫暖適宜的環境下，進行復雜的生物化學反應，最終形成了最初的生命。生命經過長期進化，才形成了人類這樣的高等智慧生命。而碳質小行星上就有核苷酸、氨基酸等復雜的有機物。因此，從某種意義上說，地球上的生命與宇宙之間存在天然聯系。

牽引技術的發展

2013年2月15日，俄羅斯西伯利亞的車里亞賓斯克地區，遭受了一次小行星撞擊事件，這顆小行星在進入地球大氣層之前的直徑僅為18米左右，相當于一輛兩截公共汽車。這起撞擊造成了大約1200人受傷、7200座建筑物損毀。而如果1個直徑為千米級的小行星撞擊了地球，那后果就更為可怕了，因為它能釋放出相當于數百萬個核武器同時爆炸的能量，足以摧毀一座城市，引發大規模的自然災難。

環顧太陽系，類似事件屢見不鮮，科學家們在月球、水星、火星、小行星、行星的衛星等天體的表面都發現了撞擊坑。在地球上，同樣也會遭受許多小天體撞擊事件。目前，地球上已確認的撞擊坑有近200個，其中在墨西哥灣發現的西克蘇魯伯隕石坑，就有可能是6500萬年前1顆小行星撞擊地球后留下的。據科學家推測，這次撞擊引發的災難使得當時地球上約80%的生物種類滅絕，曾經獨霸地球的恐龍也在此次災難中消失。

此外，1994年木星遭蘇梅克

列維9號彗星連續撞擊事件，這顆彗星被木星強大的引力捕獲并撕裂成21塊碎片后，排成一列前赴后繼地撞擊了木星，在氣態木星的表面留下了一連串暗斑，每個暗斑的大小幾乎相當于一個地球。設想一下，“蘇梅克-列維9號”彗星的哪怕任何一塊碎片撞擊到了地球，對人類而言，便幾乎是毀滅性的災難。

除了小天體撞擊外，未來人類在地球上可能面臨的災難，還包括超級太陽爆發、地球磁極倒轉等天文災難，以及超級火山爆發、超級地震、海嘯等重大自然災害，還有發生概率較低的來自遙遠星系的伽瑪暴和高能射線爆發、超新星爆發等重大災難。根據古生物的記錄，地球上的生物平均2600萬年就會發生1次因災難性事件造成的大滅絕。

所以，值得我們關注的是，由于部分小行星對地球有潛在威脅，通過對小行星運行軌道的精密觀測，提前預警預報，有利于規避小行星撞擊地球的風險。

如果要發射小行星探測器探測這些小行星，實際上面臨著很大的航天技術難度，因為這些小行星不僅非常小，而且非常遠，引力幾乎為零，對航天器來講屬于非合作天體。對于這類天體的探測，實際上對軌道的精確測量、航天器的自動化技術和控制技術都提出了很高的要求。開展小行星的深空探測，可以促進航天技術的發展。

具有重要的經濟價值和科普功能

由于天空中的小行星很多，天文愛好者如果持續觀測的話，也有機會發現新的小行星，而且小行星的發現者有提名權。小行星的命名是一種榮譽，對天文研究和科學技術發展，乃至對社會發展作出貢獻的人，都有機會獲得小行星的命名。在中國，國家最高科學技術獎的獲得者，就會以他的名字命名1顆小行星。

目前，國際上已有許多商業航天公司，專門研究小行星的采礦和資源開發，因為一些小行星上蘊藏著很多珍稀資源。這些資源對將來地球上人類的生活大有幫助，根據小行星的資源調查，可以考慮如何開采利用。

綜上所述，無論從科學角度、技術角度，還是社會角度出發，研究小行星都會促進國家科技能力的提升。

在我所在的單位——中國科學院國家天文臺的對面，是中國科學院微生物研究所，那里有一塊石頭上刻著一句話，微生物、高科技、大產業。微生物跟我們每一個人密切相關，但我們往往會忽視它，因為它們太微小了。同樣，因為小行星體積小，我們也常忽視它。但實際上，小行星探測不僅是高科技，而且也有大未來。

未來，中國將發射小行星探測器，與小行星進行伴飛、著陸、取樣返回，在地球上的實驗室內開展精細研究。未來，我們還將實現載人登陸小行星，發射航天器改變小行星的飛行軌道，開發和利用小行星上的資源。甚至，我們還可以在小行星上建立密閉的生態系統，把小行星當作空間站。或者，在小行星上安裝發動機，采集小行星資源，生產火箭燃料，驅動小行星在太陽系的深空中旅行。就像宇航之父齊奧爾科夫斯基曾經說的那樣：“總有一天，人類將像學會騎馬那樣，騎著小行星去旅行。”