日前，美國宇航局(NASA)局長Jim Bridenstine在國際宇航學行星防御會議的主題演講一開始便鄭重提醒：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？
我們首先需要了解兩個天文學名詞——“近地天體”與“潛在威脅小行星”。“近地天體”(Near Earth Object，NEO)，是指與地球軌道交會距離小于0.3天文單位(約4500萬千米)的太陽系小天體(包括小行星、彗星等)。“潛在威脅小行星”(Potentially Hazardous Asteroid，PHA)是指直徑大于等于140米，且與地球軌道交會距離小于0.05天文單位(約750萬千米)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可能出現(xiàn)在地球周圍，甚至會撞擊地球。
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)
我們能做些什么？
首先天文學家要利用望遠鏡對PHA進行“人口”普查，再通過監(jiān)測它們的軌道給它們登記造冊，持續(xù)監(jiān)測其可能會發(fā)生變化的軌道，對可能發(fā)生的PHA撞擊地球做出預(yù)警，最后才有可能想辦法規(guī)避撞擊事件。
你可能會問：為啥是140米，而不是更大或更小呢?根據(jù)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2萬顆廣島原子彈，會造成地區(qū)規(guī)模的災(zāi)害事件。這是我們地球人首先希望避免的。不過我們也不必太過擔憂，因為這種規(guī)模的碰撞事件發(fā)生的平均概率約為3萬年一次。
對于塊頭更小的近地小行星，由于現(xiàn)有望遠鏡的探測本領(lǐng)限制，目前還沒有能力把它們?nèi)空业讲⒈O(jiān)測。但是它們對人類的威脅卻可能隨時發(fā)生，比如2013年2月15日發(fā)生在俄羅斯車里雅賓斯克的隕石事件，就是來自一顆直徑約為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(jiān)測。
目前對PHA的監(jiān)測是什么水平？
事實上，以美國NASA為主，多個國家都在不斷建造專門的巡天望遠鏡，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(yù)警。然而，截止到2019年4月，全球天文學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了近兩千顆PHA，但這個數(shù)目還不到估計總數(shù)的三分之一。PHA的完備監(jiān)測和預(yù)警仍然任重而道遠。
在星空背景中移動的小行星2018 DH1
發(fā)現(xiàn)并監(jiān)測近地天體特別是潛在威脅小行星是識別和減緩災(zāi)害的關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，是關(guān)乎地球環(huán)境和人類生存安全的大事。為了加強國際間近地天體觀測領(lǐng)域的合作和數(shù)據(jù)共享，共同應(yīng)對來自小行星撞擊的威脅，2013年12月，聯(lián)合國成立了專門機構(gòu)——國際小行星預(yù)警網(wǎng)(International Asteroid Warning Network，IAWN)。
IAWN目前有15個成員，其中心任務(wù)是：搜尋近地天體，協(xié)調(diào)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成員的天文學家發(fā)現(xiàn)對地球造成威脅的近地小行星時，聯(lián)合國空間任務(wù)咨詢組(Space Mission Planning Advisory Group，SMPAG)將負責協(xié)調(diào)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(沈文翰/攝)
2018年2月，中國作為正式成員加入IAWN，中國科學院紫金山天文臺“近地天體望遠鏡”是中國加入IAWN的支撐設(shè)備。這臺坐落于江蘇省盱眙縣鐵山寺跑馬山的施密特光學望遠鏡建成于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測和研究的主干設(shè)備，觀測量在國際上該領(lǐng)域的400多個觀測計劃中位居前十，迄今共發(fā)現(xiàn)太陽系小天體四千多顆，其中近地小行星21顆，包括3顆PHA(分別是2016 VC1、2017 BL3、2018 DH1)，并更新了一千多顆近地小行星的軌道參數(shù)。
天文學家能做的，就是不停地發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測，最終能對所有的PHA提供長期監(jiān)測和及時預(yù)報。要做到這一點，在目前的基礎(chǔ)上，還需要建造多臺中大口徑(2米級及以上)的大視場近地天體普查望遠鏡，通過全球合理布站，形成系統(tǒng)的近地天體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，開展持續(xù)快速巡天。
不過，監(jiān)測和預(yù)報只是第一步。你一定會問：倘若小行星真的來“偷襲”，人類當如何自保?科學家們提出過一系列防御措施，主要包括通過動能撞擊、引力拖拽、核彈爆破等方式改變?nèi)肭中⌒行堑能壍赖桨踩貛В@些辦法目前可能還都無法完全有效地解決問題。相關(guān)的研究還在持續(xù)開展，相信隨著科學和技術(shù)的不斷發(fā)展，人類一定有能力找到有效的防御措施，保護自己賴以生存的地球家園，絕不會像6500萬年前的恐龍一族那樣坐以待斃。
(作者系中國科學院紫金山天文臺研究員、近地天體望遠鏡團組首席科學家，主要研究領(lǐng)域為太陽系天體觀測研究。)
圖文來源：中國科學院紫金山天文臺微信公眾號(caspmo)
關(guān)鍵詞： 小行星撞擊地球
