美國宇航局（NASA）局長(cháng)Jim Bridenstine在2019年國際宇航學(xué)行星防御會(huì )議主題演講—開(kāi)始便鄭重提醒：人們需要為小行星撞擊地球事件做好準備。那么，我們到底準備得如何呢？

大約6500萬(wàn)年前恐龍滅絕可能源自小行星撞擊地球 | 圖源：網(wǎng)絡(luò )

先來(lái)了解兩個(gè)天文學(xué)名詞?！敖靥祗w”（Near Earth Object，NEO）：與地球軌道交會(huì )距離小于0.3天文單位（約4500萬(wàn)千米）的太陽(yáng)系小天體（包括小行星、彗星等）?！皾撛谕{小行星”（Potentially Hazardous Asteroid，PHA）：直徑大于等于140米，且與地球軌道交會(huì )距離小于0.05天文單位（約750萬(wàn)千米）的近地小行星。PHA是地球人需要特別關(guān)注的，因為這些未知的天體隨時(shí)可能出現在地球周?chē)?，甚至?huì )撞擊地球。

潛在威脅小行星2018DH1(藍色為地球軌道，青色+黃色為小行星軌道) | 圖源：紫金山天文臺

那么我們能做些什么呢？

首先天文學(xué)家要利用望遠鏡對PHA進(jìn)行“人口”普查，再通過(guò)監測它們的軌道給它們登記造冊，持續監測其可能會(huì )發(fā)生變化的軌道，對可能發(fā)生的PHA撞擊地球做出預警，最后才有可能想辦法規避撞擊事件。

你可能會(huì )問(wèn)：為啥是140米，而不是更大或更小呢？根據估算，一顆直徑約140米的近地小行星撞擊地球所產(chǎn)生的能量約3億噸TNT當量，其威力約相當于2萬(wàn)顆廣島原子彈，會(huì )造成地區規模的災害事件。這是我們地球人首先希望避免的。不過(guò)我們也不必太過(guò)擔憂(yōu)，因為這種規模的碰撞事件發(fā)生的平均概率約為3萬(wàn)年一次。

對于塊頭更小的近地小行星，由于現有望遠鏡的探測本領(lǐng)限制，目前還沒(méi)有能力把它們全部找到并監測。但是它們對人類(lèi)的威脅卻可能隨時(shí)發(fā)生，比如2013年2月15日發(fā)生在俄羅斯車(chē)里雅賓斯克的隕石事件，就是來(lái)自一顆直徑約為15米的小行星的一次“偷襲”，造成約1200人受傷，近3000座建筑受損。所以，對這些近地小行星也要盡可能去監測。

我們目前對PHA的監測是什么水平呢？事實(shí)上，以美國NASA為主，多個(gè)國家都在不斷建造專(zhuān)門(mén)的巡天望遠鏡，一直致力于近地天體的探測和追蹤，目標是把PHA“一網(wǎng)打盡”，并能快速預警。然而，截止到2020年8月4日，全球天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現了2122顆PHA，但這個(gè)數目還不到估計總數的三分之一。PHA的完備監測和預警仍然任重而道遠??！

在星空背景中移動(dòng)的小行星2018 DH1 | 圖源：紫金山天文臺

發(fā)現并監測近地天體特別是潛在威脅小行星是識別和減緩災害的關(guān)鍵的環(huán)節，是關(guān)乎地球環(huán)境和人類(lèi)生存安全的大事。為了加強國際間近地天體觀(guān)測領(lǐng)域的合作和數據共享，共同應對來(lái)自小行星撞擊的威脅，2013年12月，聯(lián)合國成立了專(zhuān)門(mén)機構——國際小行星預警網(wǎng)(International Asteroid Warning Network，IAWN)。

IAWN目前有15個(gè)成員，其中心任務(wù)是：搜尋近地天體，協(xié)調各國努力，保護地球免受隕石、近地小行星、彗星等太空天體的撞擊。為防范“大塊頭”小行星的突襲，IAWN各成員之間共享PHA的相關(guān)信息。當IAWN成員的天文學(xué)家發(fā)現對地球造成威脅的近地小行星時(shí)，聯(lián)合國空間任務(wù)咨詢(xún)組（Space Mission Planning Advisory Group，SMPAG）將負責協(xié)調防御使命，確認防御計劃。

中科院紫金山天文臺近地天體望遠鏡 | 拍攝：沈文翰

2018年2月，中國作為正式成員加入IAWN，中國科學(xué)院紫金山天文臺“近地天體望遠鏡”是中國加入IAWN的支撐設備。這臺坐落于江蘇省盱眙縣鐵山寺跑馬山的施密特光學(xué)望遠鏡建成于2006年10月，主鏡和改正鏡口徑分別為1.2米和1.04米，配備1億像素（10kX10k）CCD。近地天體望遠鏡是目前我國近地天體觀(guān)測和研究的主干設備，觀(guān)測量在國際上該領(lǐng)域的400多個(gè)觀(guān)測計劃中位居前十，迄今共發(fā)現太陽(yáng)系小天體四千多顆，其中近地小行星24顆，包括5顆PHA（分別是2016 VC1、2017 BL3、2018 DH1、2020DM4、2020FO5），并更新了一千多顆近地小行星的軌道參數。

天文學(xué)家能做的，就是不停地發(fā)現和監測，最終能對所有的PHA提供長(cháng)期監測和及時(shí)預報。要做到這一點(diǎn)，在目前的基礎上，還需要建造多臺中大口徑（2米級及以上）的大視場(chǎng)近地天體普查望遠鏡，通過(guò)全球合理布站，形成系統的近地天體監測網(wǎng)絡(luò )，開(kāi)展持續快速巡天。

不過(guò)，監測和預報只是第一步。你一定會(huì )問(wèn)：倘若小行星真的來(lái)“偷襲”，人類(lèi)當如何自保？科學(xué)家們提出過(guò)一系列防御措施，主要包括通過(guò)動(dòng)能撞擊、引力拖拽、核彈爆破等方式改變入侵小行星的軌道到安全地帶，但這些辦法目前可能還都無(wú)法完全有效地解決問(wèn)題。相關(guān)的研究還在持續開(kāi)展，相信隨著(zhù)科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展，人類(lèi)一定有能力找到有效的防御措施，保護自己賴(lài)以生存的地球家園，絕不會(huì )像6500萬(wàn)年前的恐龍一族那樣坐以待斃。

作者簡(jiǎn)介

趙海斌，中國科學(xué)院紫金山天文臺研究員，近地天體望遠鏡團組首席科學(xué)家，研究領(lǐng)域：太陽(yáng)系天體觀(guān)測研究。


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