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刚刚，一颗“潜在威胁小行星”，于9月2日凌晨同地球擦肩而过——它距地球的最近距离不过地月距离的三分之一。 小行星飞掠地球的轨道示意图。 来源：NASA喷射推进实验室小天体数据库 这颗小行星编号为2011ES4，直径在22至49米之间，约普通楼房大小。 NASA数据显示，2011ES4飞掠地球的速度约每秒8.16公里，最近距离12.13万公里，略小于地月距离（38万公里）的三分之一。 未来，2031年9月2日、2035年9月2日、2036年9月2日、2039年9月2日、2042年9月2日、2045年9月2日、2051年9月2日……它还会接近地球。但是，NASA的监控也显示，尚无该小行星未来与地球碰撞的可能性。 疑问一：什么是“潜在威胁小行星”？ 2011ES4属于“潜在威胁小行星”（PHA）。所谓“潜在威胁小行星”，一般指直径不小于100米至150米，与地球交会时最小距离小于0.05个天文单位（约750万千米）的小行星。 根据NASA统计，截至2020年8月28日，人类已观测到2112颗PHA，其中157颗“较大”（直径大于1公里）。值得一提的是，这一数字近几年增长很快，在2008年10月初，NASA的PHA名单上还只有982颗。 近地天体发现数量示意图。 图：NASA近地天体研究中心 “国际上，基本上从1997年前后，大家越来越意识到小行星的重要性，特别是近地小行星对我们可能的威胁。”北京天文馆名誉馆长朱进告诉南方+记者，“但在可预见的未来，PHA列表内的小行星基本没有与地球发生撞击的可能。” 国内首个NEAT小行星发现者、马里兰大学研究员叶泉志告诉南方+记者，目前几乎所有的近地小行星发现和监视计划都由NASA资助，并发现了已知近地小行星中的98%。 值得一提的是，发现小行星的工作不乏业余爱好者的身影。如叶泉志在成为专业研究人员之前，就以天文爱好者身份参与小行星发现工作。其在高中时，即参与NASA的NEAT（Near-Earth Asteroid Tracking，近地天体追踪）项目，成为国内首个NEAT小行星发现者；之后其与台湾省天文学家在2006年至2008年执行的“鹿林巡天”项目，发现了1颗近地小行星。 朱进表示，在对小行星的观测和发现上，早期天文爱好者的贡献非常大，不过随着现在大型巡天项目的应用，对普通爱好者来说，发现小行星其实是越来越难了。 已发现的“潜在威胁小行星”（PHA）轨道模拟图。（ 图：NASA喷射推进实验室） 疑问二：会有未被发现的小行星威胁人类安全吗？ 衡量近地天体撞击地球危险的指标有都灵指数和巴勒莫危险指数。以较简单的都灵指数为例，其使用0到10这10个整数数字代表危险程度，“0”代表其撞击地球的机会微乎其微可以视作为零，又或是在撞击地球前会在大气层摩擦燃烧殆尽；而“10”则代表该物体撞击地球的机会十分大，并足以造成全球性大灾难。 至今，只有小行星99942在2004年的都灵指数达到“4”，意为“需要天文学家注意，现行计算显示会有1%或以上的可能性造成区域性的冲撞损毁，在绝大多数情况下，进一步的望远镜观测会将危险指数再评为零级”。不过很快进一步的观测证实其威胁不存在，等级回到“0”级。 美国空间科学研究所天文学家阿兰·哈里斯（Alan W.Harris）曾经估算了近地小行星的数量，他研究认为，直径大于1000米的近地小行星可能有970颗到1100颗，截至2014年8月，有90％已经被发现，但随着小行星尺寸降低，其数量也大幅增加，未被发现的也更多。 叶泉志告诉记者：“直径超过1000米的小行星一旦撞击地球，会造成全球范围的毁灭性灾难。但是100米级别的小行星也可以对人类文明造成毁灭性打击，而我们目前对百米级小行星的了解还不到10%。” 2013年2月15日，俄罗斯车里雅宾斯克遭流星袭击，致千余人受伤。分析其轨迹，科学家认为，其可能是一颗阿波罗型小行星（平均轨道半径接近一个天文单位，而远日点大于地球的近日点，它们经常位于地球轨道内），但由于其来自太阳方向，其在进入大气层之前并未被人类观测到。NASA估算，在进入地球大气层之前，这颗小行星尺寸为17米，其质量为1万吨，爆炸释放能量约等于50万吨TNT炸药爆炸。此外，在2004年3月18日，直径大约30米的小行星2004FH，从地球上方大约4.3万千米处飞过，天文学家在其飞掠地球前3天才捕捉到其身影。 疑问三：如果发现一颗较大的小行星即将撞击地球，怎么办？ 阿兰·哈里斯根据现有近地小行星发现数量及预估情况，建立模型计算了小行星大小与碰撞风险的关系。他认为，直径50米级的撞击，发生间隔时间为2000年一遇；140米级的，3万年一遇；300米级的，10万年一遇；10千米级的，一亿年一遇。 1967年，麻省理工学院桑多夫（Paul Sandorff）教授在课堂上提出了一个设计：假设小行星“伊卡洛斯”将于18个月后撞击地球，要如何防止灾难发生？ 最终，学生们设计了使用当时正在研制中的推力最强的土星5号火箭运载1亿吨当量核弹，使小行星偏离轨道或者炸开。当然这只是纸上谈兵，在2010年，美国科学院曾有报告认为，用核爆炸阻止小行星撞向地球，具体办法可能还需要几十年研究。 除此之外，科学家还设想过用长期作用力来缓慢改变小行星轨道，包括太空拖船、引力拖车、用挖掘机使小行星抛出质量、用强激光照射改变小行星表面蒸发量、用表面喷漆等手段改变光压力等。 另外，还有用航天器动能撞击的方法改变小行星轨道等。 叶泉志表示，对小行星的在轨打击、摧毁的任务基本停留在概念和“好莱坞大片”的阶段。他指出，若发现有小行星冲着地球而来，NASA有通报机制，但基本停留在通报以及灾后援助的层面上。 朱进也说，科学家们是有过一些概念性设想，但其实离实际的应用还差很远。 “也是因为目前还没有发现有实际威胁的小行星。”朱进介绍，首次准确预报小行星撞击地球是在2008年10月6日，天文学家发现小行星2008TC3将在19小时后撞击地球，并发出预报。结果这颗小行星如预期撞击无人居住的苏丹努比亚沙漠。不过这颗小行星尺寸不大，直径仅4米左右，现在其一部分残骸在北京天文馆展出。 值得注意的是，当一颗小行星接近行星或卫星时，它将受到引力摄动，从而可能变更轨道，从先前不具威胁的小行星变为潜在威胁小行星。特别是近地小行星，其接近水星、金星、地球和火星的机会很多，因而即使是那些轨道确定的小行星，仍存在一定风险。 【记者】王诗堃 【统筹/策划】张志超 【作者】 王诗堃；张志超 科技能见度 |
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