|
人类能够活到现在，其实是一种偶然  十年最近，行星与地球擦肩而过 9月2日0时，近十年距离地球最近的小行星，和人类擦肩而过。 放在广袤的宇宙空间来看，这邂逅的两者基本上就是“吻”上了。  NASA数据显示，这颗名为2011ES4的小行星，直径为22m至49m，速度为8.16公里/秒，将于9月2日0时12分，以12万公里的距地球最小距离飞过地球（地月距离38.4万公里）。 这个距离看似遥远，但从宏观的天体视角来看，只要这颗名为2011ES4行星轨道稍有偏转，它与地球就会正面“刚”上。 如果这个小行星真的掉落在地球上，会发生什么呢？  注：2011ES4，其中2011代表发现年份，E代表月份（3月上半月），S4则是代表具体时段内小行星发现顺序，也即2011ES4是2011年3月上半月内发现的第118颗小行星。 硬核计算：行星的杀伤力有多大？ 量子君来计算下这颗小行星撞上地球后的后果。  我们将这个小行星视作球体进行计算，先输入以下已知条件。 该小行星的体积为：  （行星直径为25米，将小行星半径为12.5米的球体进行计算，那么小行星体积如上） 其质量为：2.1×107（10的7次方）kg 假设撞击角度为90°，即垂直撞击地球 我们升级一下2010年美国普渡大学和伦敦帝国理工学院科学家的天体撞击灾难计算器，在电脑程序中加入更多的变量，通过输入行星直径、密度等得出此次2011ES4行星撞击地球后随之发生的灾难程度。 输入2011ES4行星以下资料：   模拟计算后可以得出如下结果： ①在小行星进入大气层之前的能量为1.78×1015（10的15次方）焦耳，约等于42.4万吨TNT当量爆炸的能量。广岛原子弹爆炸后的量约为1.2-1.5万吨TNT，本次行星撞击的能量相当于广岛原子弹的30多倍。 ②到达大气层后，距地球海拔为54.5km时，小行星开始爆炸（大气层燃烧），这场空爆释放的能量约为1.41×1015（10的15次方）焦耳。破损碎片撞击地球的速度为5.93m/s。 ③爆炸后造成的最大超压约为917Pa，即超过标准大气压917Pa，最大风速为2.15m/s。 最后总结：即使有大的碎片撞击地球，也不会形成凹坑。 看来2011ES4这颗小行星对地球造成的威胁实在不足为虑。但是历史上由小行星造成的毁灭性灾难并不少见。多数时候，是我们幸运地躲过了杀手小行星的利箭。 一旦小行星撞地球，会发生什么？ 小行星撞地球其实也并非什么很罕见的现象。自从地球形成开始，这些天外来客们就频繁地“拜访”地球。过去的400多年内，约有20多人死于坠落的小行星。 小行星与地球撞击的部分能量通过摩擦和爆炸产生的冲击波释放到大气中。如果小行星或彗星大到足以在自己产生的冲击波中生存下来，它的剩余能量将会在地表以爆炸的形式释放。那爆炸足以令地表熔化，撞出一个比原天体直径大20倍的坑。 但是否真的能对地球产生威胁，这得看与地球相撞的小行星“体型”了：  ①直径在10m以下的，进入大气层后主要化为陨石，它们基本不会给地球造成太大影响。每年会有约4万吨小陨石落到地球上，成为划过夜空的流星，化为朋友圈里惊艳的等离子尾巴。 ②直径在20m到100m的小行星撞击地球，则可能给方圆几千公里带来较大影响。  这种体积的天体撞击地球的概率大约是每世纪一次，每次发生，都能造成巨大的灾难。 2013年2月，一颗直径约20m的小行星在俄罗斯车里雅宾斯克州上空解体，威力相当于30万吨TNT当量，导致1500多人受伤。 ③直径在500m左右的小行星，则大约每5万年会与地球发生一次碰撞。落在陆地上，其威力则足以摧毁整个上海市，落在海面上就能引发大规模海啸。 看过电影《后天》的人都知道，海啸的威力是非常巨大的。当小行星降落的势能与海水撞击产生摩擦时，就会发生具有巨大威力的大爆炸，大爆炸推动海啸，进而以极快的速度激起了几百米的巨浪，使沿岸数千千米的地区沦为汪洋一片，数以万计的人因此丧命。 ④直径达到1000m以上时，全球20%左右的人口则都会受到影响。而一旦小行星直径超过2000m，恐将毁灭人类这个物种，全球会进入长期黑暗状态，甚至陷入生物物种灭绝的大冰期。 距今6500万年的白垩纪——古近纪之交生物大灭绝事件，就可能和这种规模的小行星撞击有关。直径达200千米的墨西哥尤卡坦半岛希克苏鲁伯陨石坑被认为是一颗直径10千米的小行星所造成的，年龄恰好也是6500万年。 这次撞击的能量是二战中使用的原子弹能量的50亿倍，估计每一亿年才发生一次，从那以后再也没有发生过如此规模的撞击。 据测，小行星撞击地球的一系列后续效应，森林火灾、海啸、地震、屏蔽太阳辐射达90%，地表急具降温、冰雪覆盖面扩大、植物光合作用受阻、食物链中断……将最终导致地球生态系统彻底崩溃。以恐龙为代表的地球全部生物物种中70%的物种在这场劫难中灭绝，使哺乳动物得以进化得比树骺更为发达。 注：地球平均撞击率与碰撞体大小和TNT当量的关系，美国国家航天局戴维·莫里森于1992年发表 地球该如何避免与小行星玩“碰碰车”？ 大多数人的第一感觉简单粗暴：用核弹炸毁它。 毕竟，核弹至今为止是人类手中握有的最强武器，但这种暴力方案会带来很多问题，其中最严重的就是本来只有一颗小行星，但是用核弹将它暴力炸毁之后，它们分散开来砸向地球，这真的验证了“搬起好多石头砸自己的脚”…… 聪明的科学家有更好的办法： “暴力应该受到谴责，应该追求温柔且损失较小的解决方案。” 对于直径大于10km的小行星来说，利用核弹爆炸产生的能量使小行星偏离轨道，避免它砸向地球。需要注意的是，在没有空气的太空里，没有办法形成冲击波，所以核弹头必须命中小行星才能将其摧毁。 对于直径小于10km的小行星来说，有很多可选方案： 01.发射一支火箭 上面载有一台大型发动机，先使火箭和小行星的相对速度为0，然后将大型发动机安装在小行星表面，这样就可以用机械力推动小行星，迫使其改变轨道。 02.利用“亚尔科夫斯基效应” “亚尔科夫斯基效应”是指小行星会因自身吸收光和释放热量而产生微小推动力，从而使其轨道发生偏转。利用这个原理，人为地放大这个推动力，使地球免受灾难。 我们可以利用飞船喷一层能够改变颜色的物质到小行星表面，改变它的反照率和吸热率，从而加强“亚尔科夫斯基效应”产生的推动力，使小行星自行改变轨道。 03.加热小行星使其产生喷射推力 在小行星周围放置数块大反射镜，将太阳光反射并汇聚到小行星的一个点上，使这个点被加热后产生喷射物，小行星在喷射的时候会产生推力（反作用力），这个推力会使小行星偏离轨道； 或者是使用强辐射的中子弹（这种炸弹能杀死人却不会破坏建筑物），让高能中子流加热小行星的一侧，令温度高到足以使其向前喷出物质，从而使小行星弹出碰撞轨道。 04.在小行星表面安装一个“太阳帆” 我们可以利用太阳光的光压使小行星偏离撞击地球的轨道。不过这个方案实施起来难度较大，因为小行星是不断运动并翻滚的，要想将太阳帆安装上一个不断翻滚的星体，倒不如选择其它方案。 05.“重力牵引机” 发射一艘重飞船，飞到小行星附近，然后使飞船以距小行星表面约48m位置的一点为圆心做圆周运动，从而对小行星产生微小引力，慢慢牵引小行星，数年后使小行星偏离危险轨道。 06.捕捉小行星 首先由航天器探测并锁定一颗目标小行星，通过一个直径约为15m的“捕捉袋”将其包裹住并拖拽至地月空间内，直到它进入稳定的绕月轨道中。 地球虽然幸运，但它时刻处于危险中 距今6500万年前白垩纪末期，一颗行星撞击地球（别名盖亚Gaia），爆炸能量相当于地球上核武器总量爆炸的1万倍，导致了2.1万立方公里的物质进入了大气中。约75%-80%的物种灭绝，长达14000万年之久的恐龙时代在此终结而闻名，这是地球史上第五大生物大灭绝事件。 地球在太阳系中生存了40亿年，可以说是非常幸运，但她仍然时刻处于危险之中，除了这次2011ES4行星与我们擦肩而过，还有更多的“小天体”都想与地球“亲密接触”。 2020年，从地球边上飞过的小行星多么？给大家看张图先。
近三个月的小行星到访时刻表 这图上的表格说的是今年8月到10月三个月内来“拜访”地球的小行星们的名单，背景色红色加深的是三颗与地球轨道最近距离排在前三的，可以看到2011ES4最近。 有一颗也很显眼，那就是排在9月6日名叫465824的这颗直径达到了162米，前面我们说过，直径超过150米的小行星如果撞击地球其破坏力是很大的。 不过这颗并没有被“标红”注释，这是因为它与地球轨道的交汇距离19.4个月地距离，750万公里左右，刚好是0.05个天文单位的位置，相当于一脚跨进红线但另一只脚还在外面，只要它的轨道不出现大的变化就不会导致碰撞概率的跳变。 9月2日这颗即将到访的2011ES4小行星应该是安全的，即使真的与地球相撞进入大气层，也不会造成毁灭性的后果。不过也不要因此就大意，毕竟2013年2月15日进入大气层并在俄罗斯车里雅宾斯克地区坠落的小行星，其尺寸可能不过是几米大小，也在该地区下起了一场“绿色的雪”。
存在即概率，我们只是宇宙中的一粒尘埃 46亿年前，一个小行星和大行星相撞后形成了现在的地球。 人类这个物种，可以说诞生于行星的撞击。 会不会有一天，人类最终会被另一个行星终结，这就是我们的宿命。 生于撞击，毁于砰砰。 当我们每天看着太阳升起又落下，看着天空繁星点点，看到月亮阴晴圆缺，是否会感慨生命的瑰丽与神奇，以为生命会这样永无止境的存在？ 事实上，放眼宇宙，在浩瀚的宇宙里，地球只是一个“暗淡蓝点”。 再将尺度再放大，在直径140亿光年的宇宙，银河系也不过是一粒微尘。 人类这个物种的存在，是多么幸运。 我们能够在这里相聚，是多么偶然。 此次2011ES4行星与我们擦肩而过，给自以为是的“万物灵长”一个警告，宇宙中没有谁拥有特权，所有的存在只是一种概率。面对一颗行星划过时，你会感觉到地球上同类的战争与杀戮是多么的无聊。 中美两国就别吵了，一起看看流星雨怎么样？ 这事可能我们管不了，但我们可以爱你深爱的人。 谁也不知道，明天会不会冒出一颗与地球相撞的行星出来。 |
|
|
