|·?本文來(lái)自“我是科學(xué)家”·|
火山、海嘯、氣候變化……地球生物被“洗牌”的姿勢(shì)可謂層出不窮。而其中最令人“猝不及防”的，當(dāng)數(shù)天外來(lái)客——隕石的來(lái)訪。
隕石接近地球的想象圖 | Erik Simonsen via Photographer's Choice/Getty Images Plus
就在上周（2019年7月25日），一顆57~130米尺寸的小行星以相對(duì)地球24.5 千米 / 秒的速度和我們“擦肩而過(guò)”，距離地球僅7.3萬(wàn)千米（約為地月平均距離的五分之一）[1]。
如果這個(gè)家伙真的與地球“親密接觸”，造成的破壞無(wú)疑是災(zāi)難性的。
與地球“擦肩而過(guò)”的2019 OK（好在有驚無(wú)險(xiǎn)） | watchers.news
而值得一提的是，與那些長(zhǎng)期被記錄在案和時(shí)刻受到“監(jiān)視”的小行星不同，這顆名為2019 OK的天體，是在飛臨地球的前一天才被人們發(fā)現(xiàn)的，這著實(shí)令天文學(xué)家們捏了一把汗。澳大利亞的天文學(xué)家邁克爾·布朗（Michael Brown）評(píng)論道：“它就像是憑空冒出來(lái)的一樣”[2]。
從美麗塵埃到恐怖災(zāi)難定制
其實(shí)，自從地球形成開(kāi)始，這些天外來(lái)客們就頻繁“拜訪”地球。早期的隕石撞擊，對(duì)地球的“成長(zhǎng)”起到了積極的作用——比如說(shuō)促進(jìn)早期地殼形成[3]。
但后來(lái)，地球上演化出了千姿百態(tài)的生命，天體撞擊就成了影響生物生存的威脅。而同為地表生物的我們，也因此格外關(guān)注此問(wèn)題，尤其是那些破壞力強(qiáng)大的大型隕石和小行星。
那么，什么樣的天體碰撞可能會(huì)對(duì)我們?cè)斐蓚δ?？這由它們的“體型”說(shuō)了算。
如果掉下來(lái)的物質(zhì)很小，如進(jìn)入大氣層后減速的灰塵顆粒，幾乎不經(jīng)歷加熱過(guò)程。這些細(xì)小的灰塵顆粒經(jīng)常會(huì)被平流層的飛機(jī)捕捉到。
當(dāng)?shù)粝聛?lái)的物質(zhì)稍微大那么一點(diǎn)，進(jìn)入大氣層后就可能形成美麗的流星，個(gè)別情況下還能形成壯觀的流星雨。在墜落過(guò)程中，大部分的能量轉(zhuǎn)化成了美麗的等離子尾巴。這種級(jí)別的天體不會(huì)對(duì)我們?cè)斐删薮髠?，大家可以放心許愿。
劃過(guò)夜空的流星 | pixabay
一旦掉下來(lái)的物質(zhì)大小達(dá)到米級(jí)，它們就不再是進(jìn)行許愿的對(duì)象了。大尺寸隕石的降落往往產(chǎn)生具有破壞力的沖擊波。它們的到來(lái)經(jīng)常伴隨著巨大的聲響和刺眼的強(qiáng)光。
大型天體撞擊地球想象圖 | pixabay
尺寸達(dá)到幾十米的隕石，在降落過(guò)程中只有少量能量轉(zhuǎn)化成了等離子體和輻射，大部分能量還是會(huì)轉(zhuǎn)化成聲音和沖擊波。一但它降落在人類(lèi)聚集區(qū)，就會(huì)造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失。比如2013年2月，一顆直徑僅20米左右的隕石從天而降，擊中了俄羅斯車(chē)?yán)镅刨e斯克（Chelyabinsk），造成了廣泛的地面破壞和大約1500人受傷?[4]。
如果隕石達(dá)到了100~500米大小，就會(huì)在地球上砸出巨大的隕石坑，釋放出大量的濺出物，場(chǎng)面足以遮天蔽日。
巨型隕石可能會(huì)對(duì)地球生物造成威脅 | Science
如果撞擊地球的天體達(dá)到了10千米左右，產(chǎn)生的大量噴出物會(huì)圍繞在地球周?chē)㈤L(zhǎng)期影響地球氣候。白堊紀(jì)-古近紀(jì)之交的生物大滅絕事件就和這種規(guī)模的天體撞擊有關(guān)[5]。
天體防御：剛起步的人類(lèi)事業(yè)
巨大的天體撞擊地球會(huì)帶來(lái)不可估量的災(zāi)難，想要解決這個(gè)關(guān)系全人類(lèi)生存的大問(wèn)題也不容易。
例如，我們具體要開(kāi)展什么樣的科學(xué)技術(shù)工作，分別對(duì)什么樣的天體進(jìn)行防御？如果需要開(kāi)展類(lèi)似的研究，可能會(huì)面臨大量的經(jīng)費(fèi)和心血付出。這些潛在的測(cè)試和防御系統(tǒng)該由誰(shuí)來(lái)建立和負(fù)責(zé)？為了進(jìn)行天體防御，國(guó)家之間又該進(jìn)行怎樣的合作？[6]
1994年7月17日4時(shí)15分，一顆名為蘇梅克-列維九號(hào)的彗星碎片與木星相撞[7]。這一直觀撞擊事件引發(fā)了人們對(duì)天體撞擊的防御意識(shí)，科學(xué)家們開(kāi)始積極主動(dòng)的展開(kāi)了防御性觀測(cè)。研究的主要對(duì)象是近地天體（Near Earth Object, NEOs），即近日點(diǎn)距離小于1.3個(gè)天文單位（一天文單位長(zhǎng)度為149597870700米）的天體總稱(chēng)。
然而觀測(cè)和監(jiān)控近地天體并不是一項(xiàng)容易的任務(wù)。觀測(cè)內(nèi)容主要集中在它們的位置、體積大小、軌道和其他性質(zhì)上。來(lái)自美國(guó)加利福尼亞州帕薩迪納噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、近地天體廣角紅外線探測(cè)望遠(yuǎn)鏡（NEOWISE）的首席研究員艾米·美因茨（Amy Mainzer）和她的同事們，專(zhuān)注于利用空間紅外相機(jī)技術(shù)來(lái)幫助尋找近地天體。但是在茫茫太空大背景下，近地天體顯得又小又遠(yuǎn)，對(duì)不同尺寸的近地天體進(jìn)行測(cè)繪，就像是在黑色的夜空中尋找煤塊或打印機(jī)墨粉一樣[8]。
對(duì)不同大小隕石的防御策略有很大不同。小型隕石很難被發(fā)現(xiàn)和預(yù)測(cè)，但是它們不會(huì)對(duì)地球造成巨大傷害。而那些大尺寸、能夠造成巨大破壞的隕石，雖然很容易檢測(cè)到，但如果真的朝地球飛過(guò)來(lái)，我們能做的非常有限。
近地物體相機(jī)（NEOCam）執(zhí)行近地天體拍攝任務(wù)的模擬圖 | NASA
首先，我們必須保證在近地天體距離地球較遠(yuǎn)的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)它們，這樣才能最大限度地保證反應(yīng)時(shí)間。其次，稍小一點(diǎn)的也許可以將其破碎，但是太大的天體，只能寄希望于在物理上“推動(dòng)”近地天體遠(yuǎn)離地球撞擊軌道。而計(jì)算這種推力所需的能量，則要進(jìn)一步了解近地天體的大小、質(zhì)量、內(nèi)部組成和運(yùn)動(dòng)方式等其他特性。
一顆已經(jīng)被觀測(cè)到的近地小行星 | NASA
在2019年行星防御會(huì)議上，科學(xué)家們就針對(duì)隕石威脅的問(wèn)題展開(kāi)了討論和“模擬演習(xí)”。在其中一項(xiàng)演習(xí)中，一顆140~260米級(jí)別的小行星正在以19千米/秒的速度飛向地球，一旦發(fā)生碰撞將釋放出100兆噸~800兆噸TNT當(dāng)量的能量（相當(dāng)于7000~450000顆廣島原子彈）?？茖W(xué)家擬定的策略，是聯(lián)合NASA和其他國(guó)際合作單位，在它給地球造成嚴(yán)重破壞之前，使用多個(gè)撞擊器將其推離撞擊軌道[9]。
不過(guò)對(duì)于此類(lèi)計(jì)劃，也有很多質(zhì)疑的聲音。地球已經(jīng)幾千萬(wàn)年都沒(méi)有經(jīng)歷大的天體撞擊事件了，如此興師動(dòng)眾是否有必要？對(duì)此，近地天體研究中心主任，保羅·喬達(dá)斯(Paul Chodas)表達(dá)了他的觀點(diǎn)：“我們需要不斷挑戰(zhàn)自我，提出尖銳的難題。如果不對(duì)最壞的情況進(jìn)行研究，那就什么都學(xué)不到?！?/p>
顯然，宇宙天體防御事件難度巨大，現(xiàn)階段的觀測(cè)和模擬仍是這項(xiàng)偉大人類(lèi)事業(yè)的初步工作。對(duì)于隕石的防御問(wèn)題，人類(lèi)仍有很長(zhǎng)的路要走，好在世界各國(guó)正在為應(yīng)對(duì)困難而積極合作，盡最大努力把“飛來(lái)橫禍”的災(zāi)難降到最低。
