小行星“偷袭”,我们准备好了吗?

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日前,美国宇航局(NASA)局长Jim Bridenstine在国际宇航学行星防御会议的主题演讲一开始便郑重提醒:人们需要为小行星撞击地球事件做好准备。
那么,我们到底准备得如何呢?
我们首先
日前,美国宇航局(NASA)局长Jim Bridenstine在国际宇航学行星防御会议的主题演讲一开始便郑重提醒:人们需要为小行星撞击地球事件做好准备。
那么,我们到底准备得如何呢?
我们首先需要了解两个天文学名词 近地天体 与 潜在威胁小行星 。 近地天体 (Near Earth Object,NEO),是指与地球轨道交会距离小于0.3天文单位(约4500万千米)的太阳系小天体(包括小行星、彗星等)。 潜在威胁小行星 (Potentially Hazardous Asteroid,PHA)是指直径大于等于140米,且与地球轨道交会距离小于0.05天文单位(约750万千米)的近地小行星。PHA是地球人需要特别关注的,因为这些未知的天体随时可能出现在地球周围,甚至会撞击地球。 

潜在威胁小行星2018DH1(蓝色为地球轨道,青色+黄色为小行星轨道)
我们能做些什么?
首先天文学家要利用望远镜对PHA进行 人口 普查,再通过监测它们的轨道给它们登记造册,持续监测其可能会发生变化的轨道,对可能发生的PHA撞击地球做出预警,最后才有可能想办法规避撞击事件。
你可能会问:为啥是140米,而不是更大或更小呢?根据估算,一颗直径约140米的近地小行星撞击地球所产生的能量约3亿吨TNT当量,其威力约相当于2万颗广岛原子弹,会造成地区规模的灾害事件。这是我们地球人首先希望避免的。不过我们也不必太过担忧,因为这种规模的碰撞事件发生的平均概率约为3万年一次。
对于块头更小的近地小行星,由于现有望远镜的探测本领限制,目前还没有能力把它们全部找到并监测。但是它们对人类的威胁却可能随时发生,比如2013年2月15日发生在俄罗斯车里雅宾斯克的陨石事件,就是来自一颗直径约为15米的小行星的一次 偷袭 ,造成约1200人受伤,近3000座建筑受损。所以,对这些近地小行星也要尽可能去监测。
目前对PHA的监测是什么水平?
事实上,以美国NASA为主,多个国家都在不断建造专门的巡天望远镜,一直致力于近地天体的探测和追踪,目标是把PHA 一网打尽 ,并能快速预警。然而,截止到2019年4月,全球天文学家已经发现了近两千颗PHA,但这个数目还不到估计总数的三分之一。PHA的完备监测和预警仍然任重而道远。
 
在星空背景中移动的小行星2018 DH1
发现并监测近地天体特别是潜在威胁小行星是识别和减缓灾害的关键的环节,是关乎地球环境和人类生存安全的大事。为了加强国际间近地天体观测领域的合作和数据共享,共同应对来自小行星撞击的威胁,2013年12月,联合国成立了专门机构 国际小行星预警网(International Asteroid Warning Network,IAWN)。
IAWN目前有15个成员,其中心任务是:搜寻近地天体,协调各国努力,保护地球免受陨石、近地小行星、彗星等太空天体的撞击。为防范 大块头 小行星的突袭,IAWN各成员之间共享PHA的相关信息。当IAWN成员的天文学家发现对地球造成威胁的近地小行星时,联合国空间任务咨询组(Space Mission Planning Advisory Group,SMPAG)将负责协调防御使命,确认防御计划。
 
中科院紫金山天文台近地天体望远镜(沈文翰/摄)
2018年2月,中国作为正式成员加入IAWN,中国科学院紫金山天文台 近地天体望远镜 是中国加入IAWN的支撑设备。这台坐落于江苏省盱眙县铁山寺跑马山的施密特光学望远镜建成于2006年10月,主镜和改正镜口径分别为1.2米和1.04米,配备1亿像素(10kX10k)CCD。近地天体望远镜是目前我国近地天体观测和研究的主干设备,观测量在国际上该领域的400多个观测计划中位居前十,迄今共发现太阳系小天体四千多颗,其中近地小行星21颗,包括3颗PHA(分别是2016 VC1、2017 BL3、2018 DH1),并更新了一千多颗近地小行星的轨道参数。
天文学家能做的,就是不停地发现和监测,最终能对所有的PHA提供长期监测和及时预报。要做到这一点,在目前的基础上,还需要建造多台中大口径(2米级及以上)的大视场近地天体普查望远镜,通过全球合理布站,形成系统的近地天体监测网络,开展持续快速巡天。
不过,监测和预报只是第一步。你一定会问:倘若小行星真的来 偷袭 ,人类当如何自保?科学家们提出过一系列防御措施,主要包括通过动能撞击、引力拖拽、核弹爆破等方式改变入侵小行星的轨道到安全地带,但这些办法目前可能还都无法完全有效地解决问题。相关的研究还在持续开展,相信随着科学和技术的不断发展,人类一定有能力找到有效的防御措施,保护自己赖以生存的地球家园,绝不会像6500万年前的恐龙一族那样坐以待毙。

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