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自然災害之一小行星撞擊地球

2017-11-21 17:48:12 來源:

 

       請各位想象這樣的情景:有一天觀測證實有一顆小行星正在朝著地球飛來,即將撞上地球,你將會是什么反應?此時,世界各主要航天大國之間達成共識,必須合力阻止撞擊事件的發生。而接下來事情將如何發展,在很大程度上就取決于在撞擊發生之前我們還有多少應對時間了。在所有的選項中,任何一個選項都不是容易做到的,并且其中至少有一種方案將需要人類使用核彈。

  大型隕星撞擊事件是非常罕有的,上一次規模較大的隕星撞擊發生在1908年的西伯利亞通古斯地區,科學家們認為當時有一顆小天體在沖入地球大氣層之后在距離地面上空大約10公里的高度上發生爆炸,摧毀了地面上大面積范圍內的森林。

  根據估算,類似1908年通古斯大爆炸事件這樣規模的撞擊事件大約每隔數百年會發生一次。好在西伯利亞非常荒蕪——即便是在今天也幾乎仍然如此,當地人口只分布在稀疏散落各處,規模很小的定居點內。而如果造成通古斯大爆炸的那顆小天體撞擊地球的時間再晚5小時,那么它撞擊的地方將會是圣彼得堡,造成的人員傷亡和損失將會不亞于一次超級核彈襲擊。

  地球防御

  在不久之前我們體驗了一次這樣的噩夢場景,盡管規模小得多。在2013年,俄羅斯車里雅賓斯克附近,一顆小天體在距離地面上空大約30公里高度上解體爆炸,強烈的沖擊波在地面上造成大量窗戶玻璃破碎,超過1400人被碎玻璃和其他濺射物割傷。據估算,車里雅賓斯克隕星事件釋放出的能量大約相當于一顆50萬噸當量的核彈,這大約是二戰時期美國投擲在日本廣島的原子彈威力的20倍以上——所幸其發生爆炸的高度較高,因而對地面的破壞相對有限。類似這種規模的撞擊事件頻率就要高得多,從概率上講大約每年都會發生三次左右,但其中的絕大部分都發生在一些沒有人煙的偏遠地帶或者海洋上空,因此我們不會注意到它們。因此,對于我們來說,問題不是隕星撞擊事件會不會發生,而是什么時候發生。

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  各國政府對這類問題有著嚴肅考慮,并采取了一系列措施為這樣的情況做好準備。以美國為例,就在今年1月份,美國宇航局(NASA)就成立了行星防御協調辦公室(PDCO),負責小行星監測并與其他航天機構進行相互協調,共同探討對外來天體撞擊地球風險的應對策略。

  美國宇航局行星防御辦公室主管林德賽·約翰森(Lindley Johnson)表示,目前,PDCO辦公室的主要精力集中在對潛在危險目標的探測方面,在多個不同的觀測項目之間進行協調工作。這樣做的原因很簡單:你沒法做任何具體的應對工作,除非你首先明確構成威脅的小天體的具體位置。約翰森表示:“我們努力做到能夠提前數年,乃至數十年發現并識別潛在威脅天體。”一旦對地球構成威脅的天體目標被確認,正式的應對策略就將隨之開始制定。

  方案一:撞擊器

  其中最簡單直接的應對方式被稱作“行星臺球”( planetary billiards)。顧名思義,它的基本原則就是發射一顆質量較重的物體,或者干脆讓飛船本身去撞擊來襲小天體,目的是使該小天體軌道發生輕微偏移,從而使其錯過撞擊地球的路線。

  在未來數年內,歐洲空間局(ESA)就將與美國宇航局聯合開展相關技術驗證工作,項目名稱是“小行星撞擊與偏移評估”(Aida)。該項目將包含兩艘飛船,其中一艘被稱作“小行星撞擊器”(Aim),它預計將在2020年下半年發射升空;另一艘飛船名叫“雙小行星偏移測試”(Dart),預計在2021年發射升空。

  預計到2022年,探測器將抵達一顆“雙小行星” 65803 Didymos,這顆小行星的獨特之處在于它由兩個部分組成,除了本體之外,還有一顆小小的伴隨衛星,名叫“Didymoon”。其本體直徑大約780米,衛星直徑大約170米。這兩者之間的距離非常近,距離只有大約1100米,每隔大約11.9小時相互繞轉一周。按照計劃,Aim飛船將抵達這顆獨特小行星附近并開展繞飛,對其成分進行探測,同時等待Dart探測器抵達。而一旦Dart飛船抵達,它將撞擊這顆小行星的衛星,此時Aim飛船將全程觀察撞擊導致的結果。整個項目的目的是想要了解人類能夠在多大程度上改變一顆小行星的軌道,并且不至于將其推入一條可能威脅地球的軌道。

  讀者可能會覺得這顆小行星太小了,那么請參見以下事實。測算顯示,美國最著名的亞利桑那州巴林杰隕石坑可能是由一顆直徑僅有小行星 “Didymos”1/3左右的小天體撞擊形成的,其形成的撞擊坑直徑超過1200米。如果“不起眼”的小行星衛星“Didymoon”以大約每秒15.5公里的速度撞上地球——這是這顆小天體撞擊地球的最小速度——它將釋放相當于200萬噸當量核彈的能量,能夠輕易摧毀一座城市。而如果其以最大速度撞擊(約為34.6公里每秒),則將釋放相當于400萬噸當量核彈的能量,這相當于200顆廣島原子彈的威力!

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