小行星:人类的现实威胁

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  2000年12月23日,英国天文学家宣布,当天凌晨,就在世界各地人们迎接圣诞“平安夜”的前夕,一颗足以将英国首都伦敦摧毁的小行星2000QW7在距离地球表面仅80万千米处,以每小时115万千米的速度掠过。从天文学的角度看,这颗行星可以说是与地球“擦肩而过”。美国天文学家发现至少有900颗小行星可能会危及地球安全。因此,国内外许多天文科学家呼吁全世界所有国家通力合作,让地球免遭此类空前的大劫难。
  
  小行星这群不速之客
  小行星是指那些像地球一样也围绕太阳运转,但体积太小而不能称之为行星的天体。最大的小行星直径也只有1000千米左右,微型小行星则只有鹅卵石大小。目前人类已发现的小行星有1000多个,其中直径超过240千米的小行星约有16个。绝大多数小行星的绕日运行轨道都集中在火星与木星轨道之间,如“中华星”、“巴金星”等都是,但也有一些轨道特殊的小行星,如有的轨道就在地球轨道附近。
  平均每10万年就有一颗直径1000米左右的小行星撞击地球。如果这种小行星落到大西洋,掀起的巨浪可将英国的一部分吞没,欧洲沿岸的大多数城市将被摧毁。如果这种小行星撞击陆地,可导致数百万人死亡,激起的尘埃可在空中悬浮几年之久,形成人为的“冬天”。在过去的10万年中,没有发生过这样的事件。
  美国麻省理工学院研究人员斯科特·斯图尔特的测算结果认为,太阳系里能对地球构成威胁的小行星超过了1100颗。已故天文学家欧仁·休梅克通过研究小行星撞击月球后留下的陨石坑数量,已经得出过类似的结论。凭借射电望远镜的帮助,天文学家绘制天体图,追踪小行星的运行轨迹。以位置固定的恒星作为参照物,可以发现处于运动过程中的天体。对一颗小行星的运行轨迹观察几个月之后,就能计算出它的轨道并判断出它能否对地球构成威胁。通常只有那些直径在1000米以上的小行星,才被列入有能力引发全球严重灾害的危险对象。问题是,谁也不知道未被发现的小行星到底有多少颗。斯图尔特重新计算了小行星的倾角,他使用的数据取自LINEAR望远镜。所谓倾角,是指某颗小行星的轨道与地球环日轨道平面之间的夹角。
  
  历次对地球的威胁
  1908年,一颗直径50米的小行星在西伯利亚上空爆炸,摧毁了大片森林,飘浮在空中的尘土高达10千米,对当地气候影响了许多年。因此,一些科学家认为,现在小行星撞击地球已不是是否发生的问题,而是何时发生的问题和规模大小的问题。人们对1994年7月的彗星撞击木星的事件都记忆犹新。科学界大多认为,距今6500万年以前在地球上称王称霸的恐龙,就是在一次类似的浩劫中灭绝的。因此近地小行星更引人注目。
  2001年9月1日,另一枚直径500多米的小行星在距离地球约240万千米的外围掠过。若以天文学的角度来看,可以说是以极近的距离掠过地球。这枚来自火星和木星之间的小行星带上的天体,最接近地球时,只比月球与地球之间的距离多出6倍。更令天文学家们不安的是,人类直到其逼近自己前6天,才由康乃尔大学位于波多黎各的阿雷西沃天文台侦察到它的存在。如果它真的会与地球相撞,那人类几乎没有做出反应的时间。科学家的计算结果更让人不寒而栗——如果小行星不幸撞上地球,严重的话可能会导致全球1/4的大约15亿人死亡。即使侥幸它只是坠入海洋——比如大西洋,那也会使坠落区域两平方千米范围内的东西全部被蒸发。而美国东岸及欧洲西岸亦会掀起海啸,沿岸众多城市将遭受灭顶之灾。此外,炽热和熔化的物质在撞击后连续数周将会像雨水般降下,而尘埃微粒亦会使地球出现仿佛“核子冬天”的情形。
  一夜之间,我们发现,星体碰撞这种在我们看来似乎只存在于科幻作品之中的情况,其实离我们并不遥远。长期以来,星体撞击的危险一直存在着。过去我们只是蒙在鼓里,而我们今天知道的更多了。20世纪主要的星体撞击危险:1937年,一颗直径不到1000米的小行星以每小时3万千米的速度与地球相错而过,距地球仅78万千米;1989年,一颗能产生相当于2万颗氢弹爆炸能量的小行星1989FC于3月23日在与地球相距80万千米处飞掠而过(如果这颗直径16千米的小行星晚到6小时的话,就将与地球相撞);1989年8月,一颗直径1千米的小行星1989PB在距地球400万千米处飞过;1991年1月,一颗直径5千米~10千米的小行星1991BA在距地球17万千米处掠过,这个距离不到地球至月球距离的一半,按天文距离的尺度衡量就是千钧一发。
  
  未来的可能性威胁
  6年前因准确测报彗星撞击木星的时间而饮誉国际天文学界的北京天文台台长李启斌和他的同事们,经过数年潜心研究,早已向全球公布了他们的权威性预测:在未来百年内,不会发生小天体撞击地球的事件,地球可平安无事。他们还具体地告诉公众,在21世纪将会有小行星三度“接近”地球,第一次是编号4179的小行星,将于2004年9月29日在距地球150万千米处飞过;第二、第三次都是2340号小行星,分别于2069年和2086年在距地球100万千米以上的地方飞过,都对地球不构成威胁。
  2000年9月,两名天文学家在夏威夷发现了一颗名为2000SG344、直径大约为06千米的小行星正在与地球相对的轨道飞行。2000年11月3日,一些科研人员在未对该行星进行深入分析的情况下向媒体公布了有关小行星有可能于2030年与地球相撞的消息,立即引起了公众的恐慌。但就在一天之后,其他一些科学家表示,上述消息有夸大之嫌,他们经过对这颗小行星的轨道进行进一步研究后认为,其与地球“擦身而过”时的最近距离多达500万千米,根本不可能与地球相撞。但是,2000SG344小行星是有史以来第一颗与地球相比危险等级超过0的小行星。危险等级由0至10,用于测定天体与地球相撞的危险程度。最近,国际天文学联盟发布警告称,该小行星在2030年9月21日与地球相撞的几率为1/500,此前还从未有其他天体被测定与地球相撞的几率达到如此之高。另外,还有专家警告称,一旦其与地球相撞,将产生灾难性的后果,撞击产生的爆炸力将超过迄今为止最强大的核武器。在上述警告发布之后,仍有天文学家坚持对该小行星的相关数据进行进一步研究。经过细致地分析之后,这些天文学家得出结论称,到2030年,该小行星的确将与地球“碰面”,但两者间的距离将高达500万千米,是地球与月球之间距离的13倍;另一方面,这一结果也引发了另外一个担心,该小行星有可能于2071年与地球相撞。2000SG344小行星目前与地球间的距离为1500万千米。
  
  科学家开展行动
  紫金山天文台将在盱眙安装望远镜,能随时监测此类行星。南京紫金山天文台副台长严俊近日表示,根据人类现有的科学水平,科学家们只能提前3天发现即将同地球相撞的小行星。
  英国政府领导的一个专家小组在一份即将公布的研究报告中透露,为防止小行星撞击地球,英国核武器研究机构的科学家正与其欧洲伙伴研究如何使用核武器改变小行星的运行轨道。科学家们计划设计一种系统,使一系列核弹头在小行星的一侧爆炸,利用爆炸产生的强中子辐射,打掉小行星表面的一部分,从而改变其运行轨道。为该小组提供咨询的高级武器专家奈杰尔·霍洛韦说,要使一个直径1千米~2千米的小行星改变轨道,需要使用相当于10万颗“广岛原子弹”的核弹头。
  2000年2月15日,美国航空航天局一架太空船与一颗小行星“约会”太空。这艘名为“NEAR” (近地行星会合)的太空船在美国当地时间14日早上飞进小行星的轨道。2月14日上午美国东部时间10时33分顺利点火,成功地进入了环绕小行星厄洛斯运行的轨道,开始了其为期1年的近距离观测研究小行星的计划。太阳系内的小行星由此首次拥有了一颗人造卫星。NEAR太空船于1996年2月从美国发射升空,预定于1999年1月进入厄洛斯轨道,但当时由于火箭发射装置因故自动熄灭,错过了与“爱神”的第一次“约会”。按照计划,该航天器的主要任务是测量小行星厄洛斯的质量、密度、形状、磁场和引力场,并对小行星的表面特性、元素组成和矿物成分展开深入的研究。
  这颗叫做厄洛斯的小行星,是以古希腊爱神来命名的,距离地球约26亿千米,运行轨道介于火星和木星之间,环绕太阳一周的时间为643天,自转周期是5小时17分钟。尽管该形状类似土豆的小行星体积很小,长不过34千米,宽不足13千米,厚仅达13千米,但由于其是近800个对地球拥有潜在威胁的近地小行星中的一个,且上面可能尚存太阳系的原始物质,因此学术研究价值极大。马里兰大学的天文学家麦克法登指出,探测厄洛斯意味着重新进入距今46亿~42亿年前太阳系行星形成的时代,而由此获取的数据将会加深人们对地球诞生的认识。美国的科学家们希望通过从厄洛斯上搜集回来的信息,能在有一天帮助地球摆脱具毁灭性的小行星的袭击。
  今后,各国天文科学家们将齐心协力对此进行设防。
  
  人类掌握着自己的命运
  中科院紫金山天文台的专家认为,800颗小行星威胁地球的报道,绝不表明目前地球受到的危险增加了,相反说明人类已逐步掌握了小行星的运行规律和行踪。我们对小行星了解得越多,证明人类掌握的行星运行规律越多,人类也就更加安全。小行星能撞上地球的概率实际上是很小的,拿直径2千米以上的小行星与地球相撞的概率来说,大约是50万年左右才有可能发生一次。即使有小行星朝地球撞来,人类现在也完全可以发射一个带有核爆炸装置的宇宙飞船,并在小行星上引爆,迫使小行星改变运行速度和方向,从而避免与地球的相撞。在科技日新月异的今天,人类正掌握着自己的命运,完全有能力避免远古恐龙时代所遭受的那种灭顶之灾。
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