小行星威脅地球

曲炯

不久前，一則有些科幻的新聞沖上了熱搜，國(guó)家航天局副局長(zhǎng)吳艷華表示，我國(guó)將著手組建近地小行星防御系統(tǒng)……為未來(lái)人類真正應(yīng)對(duì)小行星地外天體對(duì)地球家園的威脅，真正作出中國(guó)新的貢獻(xiàn)。

那么，什么是近地小行星？它們對(duì)地球家園有什么威脅？怎樣解除它們的威脅呢？

冷兵器式的方法，可以發(fā)射一個(gè)撞擊器去撞擊小行星，改變它的速度或方向?；蛘哂梅墙佑|的方法，讓一個(gè)牽引器陪著小行星一起飛，引力會(huì)漸漸把小行星拉偏軌道，所謂“差之毫厘，謬以千里”，計(jì)劃實(shí)施得足夠早的話，就有使小行星脫靶的希望。

所謂“近地小行星”，就是其軌道和地球軌道相交，或者將來(lái)經(jīng)過(guò)行星引力攝動(dòng)后可能與地球軌道相交的小行星。要知道，太陽(yáng)系里既沒(méi)有紅綠燈和交警，也沒(méi)有扳道工，這些小行星和地球的軌道相交，就有一頭撞上地球的危險(xiǎn)。（為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，接下來(lái)咱們說(shuō)“小行星”“小天體”的時(shí)候，也包括彗星的彗核部分，畢竟它和“小行星”對(duì)地球的傷害大同小異。）

可能有些朋友會(huì)覺(jué)得，宇宙那么大，小行星那么小，撞地球的可能性一定很小吧？

但事實(shí)恰恰相反。

打個(gè)比方，大家都坐過(guò)汽車(chē)，肯定經(jīng)歷過(guò)大雨天雨點(diǎn)噼里啪啦打在車(chē)窗上的景象，如果地球是一輛車(chē)，在圍著太陽(yáng)轉(zhuǎn)的車(chē)道上，地球的車(chē)窗玻璃也會(huì)一直噼啪作響，不過(guò)打過(guò)來(lái)的東西可不是雨點(diǎn)。

據(jù)估算，每天都有2500萬(wàn)顆大大小小的流星體闖進(jìn)地球大氣層，累積起來(lái)，每年的總量大約有15000噸。

你之所以還能拿著手機(jī)讀到這篇文章，是因?yàn)樾液么蟛糠至餍求w的個(gè)頭都非常小。能被看到的流星，絕大多數(shù)是由沙子或綠豆尺寸的小天體造成的，它們的麻雀戰(zhàn)術(shù)通常不會(huì)造成嚴(yán)重后果。

但是，“流星體”和“小行星”只是人類的分類用語(yǔ)，它們之間并沒(méi)有清晰的界限。如果一顆“流星體”長(zhǎng)得足夠“膀大腰圓”，就可能一直砸到底層大氣甚至地面上，造成重大災(zāi)難。下面就列出比較著名的幾起。

2013年2月15日的清晨，俄羅斯的車(chē)?yán)镅刨e斯克上空劃過(guò)一顆火流星，光芒壓倒了初升的太陽(yáng)，這顆火流星還在空中留下了大約10千米長(zhǎng)的煙塵軌跡，未在空中燒完的隕石，在冰凍的車(chē)巴庫(kù)爾湖面上砸出了一個(gè)6米寬的大洞。7200多座房屋因火流星的爆炸震波受損，1491人受到間接傷害。據(jù)估計(jì)，車(chē)?yán)镅刨e斯克的火流星事件是一顆直徑17到20米的小行星造成的。

在歷史上，更大規(guī)模的天體撞擊并不遙遠(yuǎn)。

1908年6月30日，還是俄羅斯，在通古斯河附近的上空發(fā)生了一起驚天動(dòng)地的大爆炸，沖擊波將方圓650千米內(nèi)的窗戶玻璃震碎，超過(guò)2150平方千米的8000萬(wàn)棵樹(shù)焚毀倒下，遠(yuǎn)在英國(guó)的氣壓記錄儀都偵測(cè)到了爆炸產(chǎn)生的氣壓起伏。現(xiàn)在的科學(xué)界普遍認(rèn)為，通古斯大爆炸的肇事者是一顆直徑65米左右的石質(zhì)小行星。

而最著名的小行星撞擊遺址，恐怕是墨西哥的?？颂K魯伯隕石坑了，大約6600萬(wàn)年前，一顆直徑至少10千米的小行星以每秒20千米的速度擊中這里，揭開(kāi)了白堊紀(jì)滅絕事件的序幕，地球上75%的物種，包括全部非鳥(niǎo)恐龍，在這次滅絕事件中永遠(yuǎn)告別了地球生命大舞臺(tái)。

所以從這個(gè)角度說(shuō)，人類能發(fā)展到現(xiàn)在，可能還真的得感謝一下小行星的“不殺之恩”了。

前文說(shuō)了，10千米級(jí)的小行星造成了大滅絕，大家可能會(huì)奇怪：才10千米的石頭，也就是一個(gè)城市的尺寸，居然能禍禍掉表面積5億平方千米的大千世界嗎？

不要忘記這塊石頭還有10千米高——比珠峰還要高1000多米。這么一座巨山以高速砸到地面上，咱們可以用動(dòng)能公式來(lái)算算它攜帶的能量（合并公式過(guò)程略）：

這個(gè)能量 ≈ 密度×直徑3×速度2÷3.82

把數(shù)據(jù)一個(gè)個(gè)填進(jìn)公式里去，全部按照國(guó)際單位制的標(biāo)準(zhǔn)單位，碳質(zhì)球粒隕石密度平均為3300千克/立方米，直徑就按10000米，速度用20000米/秒吧。大家就會(huì)看到，這個(gè)公式計(jì)算的是各種千啊萬(wàn)啊的平方立方的乘積，最后得到的結(jié)果，大約是346，000，000，000，000，000，000，000焦耳——科學(xué)界對(duì)這次撞擊的估算值的前三位是420，但量級(jí)相同，是一個(gè)長(zhǎng)達(dá)24位的數(shù)字（你看一行確實(shí)沒(méi)寫(xiě)下 ↓↓↓ ）。

420，000，000，000，000，000，000，000焦耳

這是個(gè)什么概念呢？它相當(dāng)于太陽(yáng)核心每毫秒產(chǎn)生的全部能量，或者說(shuō)是200萬(wàn)顆沙皇氫彈爆炸釋放的能量，假如地球5億平方千米的表面均勻覆蓋著2米深、0℃的水，那么這個(gè)能量足以把這些水全部燒開(kāi)。

幸好，那一瞬間的撞擊能量將集中在撞擊點(diǎn)，這會(huì)使小行星完全氣化，并當(dāng)場(chǎng)崩出一個(gè)100千米寬、30千米深的巨坑，而不會(huì)一下子將所有能量平攤到整個(gè)地球。但別高興得太早，能量守恒定律決定了大家領(lǐng)盒飯只是遲早的事，因?yàn)樽矒粼斐傻挠绊戨m遲但到……

從撞擊點(diǎn)這里出發(fā)的，有時(shí)速1000千米的狂風(fēng)，有浪高1500米的海嘯。此外，有25萬(wàn)億噸的物質(zhì)將在瞬間被拋向高空，其中一部分會(huì)濺射進(jìn)太空，再也不會(huì)歸來(lái)，另一部分會(huì)重新落回地球，在重入大氣層時(shí)它們將再度熾燃，火風(fēng)暴將席卷全球。

而撞擊產(chǎn)生的大量灰塵和燃燒造成的灰燼懸浮在大氣中，長(zhǎng)時(shí)間遮蔽陽(yáng)光，妨礙植物進(jìn)行光合作用，生態(tài)系統(tǒng)就此瓦解，食物鏈上層的各級(jí)消費(fèi)者會(huì)次第滅亡。

來(lái)這么一下，地球就已經(jīng)被虐成這樣了，以后是不是就太平無(wú)事了呢？小行星的態(tài)度，自然是：我錯(cuò)了，下次還敢。

雖然目前還沒(méi)有小行星真的給人類致命一擊，但這事兒咱們真的不能賭運(yùn)氣。

據(jù)NASA估算，大約每5000年，就會(huì)有一顆尺寸140米以上的小行星和地球相撞。2019年7月25日，一顆臨時(shí)編號(hào)2019 OK的小行星很不OK地從距離地球72000千米處飛掠而過(guò)，這個(gè)距離還不到地月距離的五分之一。這么近已經(jīng)夠恐怖的了吧？更恐怖的是，直到飛掠前一天，它才被人類發(fā)現(xiàn)！

而2029年4月13日，尺寸170～450米的小行星99942——亦稱“毀神星”——將距地表32000千米左右擦臉飛過(guò)，這個(gè)距離已經(jīng)比同步衛(wèi)星軌道還要低了！

人類以智慧生物自詡，但如果面對(duì)小行星的暴擊，卻和不讀書(shū)的恐龍一樣窩囊地死去，想想就挺糟心的。

要想防止被小行星莫名糊臉，就得先知道它們有多少，都躲在哪兒，發(fā)現(xiàn)得越早越好。從近30年前，就有多個(gè)近地小天體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目陸續(xù)啟動(dòng)，平均每周能發(fā)現(xiàn)40顆，收獲頗豐。

各個(gè)近地小天體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的逐年發(fā)現(xiàn)數(shù)量

為什么吳副局長(zhǎng)說(shuō)，要建立地基天基的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)？從地面觀測(cè)還不夠嗎？確實(shí)不夠。有些小行星是借著明亮天體的光芒掩護(hù)奔襲而來(lái)的，比如車(chē)?yán)镅刨e斯克的那顆，是從太陽(yáng)方向飛來(lái)的，要想提前發(fā)現(xiàn)它，就得白天看星星，所以對(duì)它的到來(lái)，事前無(wú)人知曉。

再如很不OK的2019 OK（前文提到的小行星編號(hào)），在本該能看到它的那幾天，遇到了滿月。如果把監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)射到大氣層外，那么太陽(yáng)月亮的明亮圓盤(pán)旁邊緊貼著的，就是黑漆漆的太空，“白天找星星”也就能做到了。

那么，如果我們運(yùn)氣奇佳——或者說(shuō)奇差，真的發(fā)現(xiàn)了一顆會(huì)撞到地球的小行星，我們又該如何解決掉它呢？

好萊塢科幻災(zāi)難大片酷愛(ài)使用小行星撞地球的橋段，像《天地大沖撞》《絕世天劫》都有人類想方設(shè)法炸飛小行星的情節(jié)?，F(xiàn)實(shí)中也是如此，面對(duì)毀滅的危機(jī)，人類決不會(huì)坐以待斃，好消息是，目前已經(jīng)有了很多可行的方案。

一旦發(fā)現(xiàn)有小行星威脅地球，一切可能的方案，歸根結(jié)底都可分為兩類：瓦解和推離。

瓦解，就是把小行星分裂成零散個(gè)體（主要靠炸），飛向多個(gè)方向的小天體碎塊會(huì)脫靶錯(cuò)失地球，或者個(gè)頭小到足以在大氣層中燒盡。

推離呢，則是把小行星整體帶偏軌道，或者讓它加速或減速，提前或滯后到達(dá)約會(huì)點(diǎn)，同樣達(dá)到脫靶的效果。地球的赤道直徑是12756千米，公轉(zhuǎn)速度每秒30千米，每走完一個(gè)自身身長(zhǎng)需要425秒，也就是七分半左右。推離的要旨，就是為地球爭(zhēng)取425秒的時(shí)間。

在具體實(shí)施辦法上，有下面幾種：

最容易被想到的是熱核武器。熱核武器產(chǎn)生的大量熱能可以使小行星局部氣化，并用這個(gè)臨時(shí)產(chǎn)生的氣體崩裂小行星，或者噴射物質(zhì)把主體推離軌道。但是也要小心，一旦計(jì)劃失敗，砸中地球的將不僅是一顆小行星了，還是一顆自帶核污染的小行星。

冷兵器式的方法，可以發(fā)射一個(gè)撞擊器去撞擊小行星，改變它的速度或方向?；蛘哂梅墙佑|的方法，讓一個(gè)牽引器陪著小行星一起飛，引力會(huì)漸漸把小行星拉偏軌道，所謂“差之毫厘，謬以千里”，計(jì)劃實(shí)施得足夠早的話，就有使小行星脫靶的希望。

也有許多小眾一些的主意，例如送一臺(tái)挖掘拋射機(jī)到小行星表面，不斷把小行星表面的物質(zhì)拋向太空，一邊使它慢速解體，一邊讓動(dòng)量守恒定律來(lái)幫著改變小行星軌道。或者用激光或聚焦鏡氣化小行星的局部表面，使它被噴射出的巖石氣體逐漸推離。如此等等，不一而足。

從見(jiàn)效時(shí)間上來(lái)說(shuō)，也可以分為兩類：閃電戰(zhàn)和持久戰(zhàn)。熱核武器或撞擊器算是閃電戰(zhàn)，引力牽引、挖掘拋射、局部噴射這些則是持久戰(zhàn)。但是不管哪一種方法，都需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡早安排。NASA目前最樂(lè)觀的估計(jì)是5到10年的準(zhǔn)備期，并且正在實(shí)施對(duì)第65803號(hào)Didymos小行星的撞擊實(shí)驗(yàn)，預(yù)計(jì)2022年9月底、10月初完成撞擊。

吳副局長(zhǎng)提出的2025或2026年實(shí)施一次技術(shù)實(shí)驗(yàn)，從時(shí)間表來(lái)說(shuō)，已經(jīng)非常積極進(jìn)取了。從吳副局長(zhǎng)的話中，我們可以讀出實(shí)施方案是撞擊，只是，不知咱們挑選的小行星是哪一顆呢？

最后再說(shuō)點(diǎn)大家喜聞樂(lè)見(jiàn)的，雖然一提起小天體撞地球，大家往往都會(huì)往“天災(zāi)”的方向考慮，但偶爾也會(huì)有人因此變得非常土豪（當(dāng)然，撞的時(shí)候可別在現(xiàn)場(chǎng)……）。

比如在德國(guó)，有個(gè)名叫諾德林根的小鎮(zhèn)，人口不到兩萬(wàn)，坐落在一個(gè)直徑25千米、深約100到150米的巨坑里。起初科學(xué)家以為這個(gè)坑是個(gè)火山口，后來(lái)在此找到只有在高速?zèng)_擊下才能形成的柯石英，表明這是1500萬(wàn)年前、一顆直徑1500米的小行星形成的撞擊坑。

撞擊和高溫形成了估計(jì)總量72000噸的沖擊鉆石，可惜這些鉆石非常細(xì)碎，最大不超過(guò)0.2毫米，混在土壤里，被這座城市的建造者們無(wú)意間拿來(lái)修路砌墻蓋房子了，所以，以 “含鉆量”來(lái)說(shuō)，這小鎮(zhèn)實(shí)在是土中有豪，土豪極了。

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