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不確定的未來:人類會因小天體的撞擊而滅亡嗎?

http://finance.sina.com   2020年08月01日 18:17   北京新浪網

  來源: 我是科學家iScientist

  作者:保羅·帕森斯

  當前的“天體警察”,美國波士頓史密森天體物理天文臺的小行星中心(MPC),給自己設定了一個艱鉅的任務:發現和跟蹤儘可能多的小行星,特別是近地天體(NEO)。MPC負責協調美國四大研究中心的大約30名天文學家和大約200名業餘愛好者的原始觀測數據,並將這些觀測數據與捷克共和國兩個天文臺的後續觀測結果相結合。

  巨大的潛在威脅

  藉助可以發現移動光點的特殊設備,以及處理這些觀測結果的計算機,MPC的進展可謂驚人。根據每日更新的記錄,MPC共計追蹤大約25 000顆軌道已知的小行星和30 000個軌道尚不完全清楚的小行星,另有10 000次目擊等待分析。有待分析的數字還在以每年增加3 0000 次的速度急劇攀升。該中心每天收到1 000 個天體運行軌道的報告,其中有50%可能是新發現的小天體。在1999年創紀錄的一個月裏,他們宣佈發現了大約5 000個新天體目標。鑑於地球終將再次成爲被撞擊的目標,MPC及其相關團隊決心查找出和跟蹤那些可能對地球構成威脅的小行星,特別是2000顆直徑超過1千米的近地天體。

正在接近地球的愛神小行星。這顆直徑20 千米大小的小行星目前對地球並不構成威脅,但在遙遠的未來可能具有一定的威脅性。正在接近地球的愛神小行星。這顆直徑20 千米大小的小行星目前對地球並不構成威脅,但在遙遠的未來可能具有一定的威脅性。

  與當前的任務相比,現已取得的成果並不算什麼。MPC的目標是記錄所有直徑大於50米的近地天體,它們有可能在下一個世紀成爲地球的威脅。據MPC副主任加雷斯·威廉姆斯(Gareth Williams)估計,直徑爲100米或更大的近地天體有32萬顆,50米或更大的有100萬顆。這是一項需要20~25年才能完成的任務。即便如此,一個直徑爲10米的近地天體仍然能夠產生一定的威脅,造成重大損害,而這樣的小天體估計有1.5億顆。

  近地天體只佔穩定軌道小天體的一小部分,MPC更進一步的目標是儘可能多地記錄這些目標。有多少小行星需要記錄?MPC假定近地天體只佔小行星總數的0.001%,那麼直徑爲50米或更大的小天體數量將是30億。最早一批“天體警察”會被這個數字所震驚。

1991 年菲律賓皮納圖博山的火山爆發污染物在數天之內(上圖) 和兩個月內( 下圖) 的蔓延情況。1991 年菲律賓皮納圖博山的火山爆發污染物在數天之內(上圖) 和兩個月內( 下圖) 的蔓延情況。

  地球受到撞擊在所難免?

  從長遠來看,地球在未來受到撞擊在所難免,但具體的撞擊時間卻完全無法預知。目前,沒有已知的天體被確認將與地球發生碰撞。天文學家在未來幾年所能做的就是收集信息,對小天體過去的軌道進行計算,以便建立統計分析。根據目前的估計,一次像襲擊西伯利亞通古斯這樣大規模的撞擊可能一個世紀會發生一次,而被直徑爲1.6千米左右的小天體撞擊每隔幾十萬年可能發生一次。根據二疊紀和白堊世發生的大滅絕,每隔1.5億年左右可能會有一顆直徑10千米大小的小行星撞擊地球。但是即使是一顆直徑僅爲350米大小的小行星的輕微撞擊,釋放的能量也將超過世界上所有的核武器。

  相關風險可以用安全指標來評估量化。美國國會1992年的報告稱,直徑爲1.6千米的小行星對地球的撞擊有可能導致世界四分之一人口的死亡,產生的大氣塵埃可能比1991年的皮納圖博火山爆發釋放的煙塵多近1000倍。那次火山爆發使地球變冷的時間持續了一年之久。如果類似大小的小行星撞擊地球每50萬年就發生一次,那麼每年每個人面臨的風險概率就是二百萬分之一。按人的人均壽命來計算,地球上的人類將有兩萬五千分之一的可能死於小行星撞擊。相比之下,美國人在飛機失事中死亡的概率爲兩萬分之一,因龍捲風致死的概率爲六萬分之一。

災難片中的畫面,會成真嗎?| Pixabay災難片中的畫面,會成真嗎?| Pixabay

  如何用確鑿的事實來解釋統計數據,是天文學家和越來越多的決策者現在面臨的問題。天文學家對金牛座流星雨有極大的興趣,該流星雨每年6月28日都會如約到達( 由於發生在白天,它稱不上壯觀)。這些塵埃與恩克彗星位於相同的軌道上。在太陽系範圍內,它們以很小的日心距離圍繞太陽進行公轉。但是,恩克彗星的軌道上不僅僅存在塵埃,還有10顆小行星。已經有一位天文學家——英澳天文臺的鄧肯·斯蒂爾(Duncan Steel)提出,這些塵埃、小行星和彗星源於一顆大約在20 000年前進入了內太陽系的較大的天體。相對於其他同事,斯蒂爾認爲大撞擊的概率可能會高得多——西伯利亞級別的撞擊每隔50年發生一次,而每隔10萬年就有一顆直徑1.6千米大小的天體撞擊地球。

  政府官員們現在不僅要處理天文學家提出的證據和事實,還要回應公衆對地球遭受小天體撞擊日益不安的情緒。美國衆議院於1990年首次對此表達了關注,並指示美國宇航局加大探測計劃和力度。在沒有立即發生威脅的情況下,官員們仍然面臨着一個問題。畢竟,如果有人在1993年提出:“21個天體在明年撞擊木星的可能性有多大?”答案會是:“數百萬分之一。”然而不到一年,撞擊就真的發生了。用鄧肯·斯蒂爾的話說:“在目前無知的狀態下,概率推導是不適用的。”

  我們爲此該做些什麼?

  我們爲此該做些什麼?到目前爲止,官方還沒有提出正式的計劃,因爲危機總是一閃即逝。有潛在威脅的小行星被越來越多地觀測,人們對其軌道加以演算,併發布世界末日的警告,但最終事實往往表明危險根本不存在。

美國太空監測計劃的總部位於亞利桑那州的凱特峯,它爲更廣泛的國際太空防護項目鋪墊了道路。美國太空監測計劃的總部位於亞利桑那州的凱特峯,它爲更廣泛的國際太空防護項目鋪墊了道路。

  類似的事件在2000年底發生過一次。夏威夷的研究人員在近地軌道上發現了一顆直徑30~70米大小的天體。意大利天文學家安德雷·米拉尼(Andrea Milani)認爲這個小天體可能在2030年撞擊地球。美國宇航局將撞擊的概率確定爲五百分之一,因此這顆被命名爲2000SG344的天體,成爲第一個由最新通過的都靈撞擊危險標準進行評估的小天體(見第82頁)。2000年11月3日,國際天文協會向公衆公開了這一信息,儘管人們仍不知道該天體是什麼性質。也許,它只是一塊類似於阿波羅探月火箭第四級的太空垃圾,其表面的高反射率讓它看起來更大些。如果事實確實如此,那麼它完全不會構成威脅。此外,對它的軌道的進一步分析表明,這個小天體飛越地球時與地球的距離不會小於420萬千米,即地球到月球之間距離的11倍。於是,2000SG344不再吸引人們的視線,從都靈風險評估標準中被移除了。

美國太空監測計劃和國際太空防護項目合作,共同追蹤未來可能威脅地球的數百萬個天體。美國太空監測計劃和國際太空防護項目合作,共同追蹤未來可能威脅地球的數百萬個天體。

  不過,潛在的威脅並沒有消除。1994 年,作爲美國太空監測計劃的一部分,亞利桑那州立大學斯圖爾特天文臺的詹姆斯·斯科蒂(James Scotti)記錄了一顆小行星以距地球105 000 千米的距離掠過地球。從長遠來看(短期來看也是如此),天文學研究和統計分析具有一定的實際作用。應急計劃得以制定,危機處理委員會隨之設立,人類在這一領域不斷投入經費。除非在未來10年出現大的撞擊,我們這支“智人”似乎將進入一個進化的新時代。地球現在有了自衛的手段,正如好萊塢電影展現的那樣,人類已經有了一種以火箭、制導系統和炸藥相結合的技術,可以炸裂小行星或引導其偏離原定的破壞性軌道。根據亞利桑那州大學的湯姆·蓋爾斯(Tom Gahrels)的說法,我們可能還需要一個世紀的發展以抵禦任何強烈的撞擊,“到那個時候,在小行星附近製造一場適度的化學爆炸就足以使其偏離原有軌道。”

  如今,人類第一次在曾滅絕過無數先輩的災難前有了保障自身生存的能力。創造出人類在其中進化、生存世界的天體們同樣具有摧毀我們的力量,不過它們也推動了人類進行相關的研究。我們應該會有好的運氣,我們可以生存下去。

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