我們如何知道一顆即將到來的小行星是否對地球構成威脅?
據外媒報導,有很多東西可能對我們的地球構成威脅–例如氣候變化、自然災害和太陽耀斑。但有一種威脅常常吸引公眾的想像力,在書本和電影中經常出現,並成為令人震驚的頭條新聞:小行星。這些太空岩石的直徑從幾米到幾百公里不等,大多是46億年前行星形成時留下的,它們被認為是微行星演變而來。
小行星和其他距離太陽最近的天體,其因距離小於1.3 個天文單位並有可能產生撞擊危險,因此被稱為近地天體。這些天體被認為對我們的星球構成了最大的威脅。
小行星撞擊地球的情況並不少見。每年有數以百計的隕石到達我們的星球表面,大多數太小,不會引起任何關注。但偶爾,大型岩石也會撞擊並造成破壞。2013年,車里雅賓斯克隕石在俄羅斯上空爆炸,造成數百人受傷。在極端的情況下,6600萬年前,一次小行星撞擊事件導致了恐龍的滅絕。
現在,科學家們正試圖找出未來小行星可能給我們帶來的危險有多大,以及我們可以做些什麼來防止我們的星球受到相當大的損害。雖然目前沒有任何已知的小行星對地球構成任何重大威脅(2021年3月底,由於對其軌道的更好的精確定位,可能發生碰撞的最大和最知名的小行星之一,Apophis,被排除了至少100年的潛在危險),但競賽正在進行,以確保如果或當一個小行星真的發生時,我們如何做好準備。
發現
隨著我們勘測太陽系的方法的改進,越來越多的小行星被發現–2019年大約有3000個近地天體被發現。但我們的知識還有一些重要的空白需要回答,即如果我們發現一顆小行星向我們飛來,我們如何知道它是否是一個威脅?
雖然大多數體積大於一公里的小行星都被計算在內,而且它們的軌道已知不會撞擊地球,但較小的小行星卻沒有那麼好的監測。即使是直徑幾十米的石頭,如果撞上居民區,也會造成重大破壞。從發現一顆新的小行星到它撞擊我們的星球之間的時間可能只有幾天,這樣的小行星被稱為”即將撞擊者”。
來自意大利航天局(ASI)的Ettore Perozzi博士和同事們一直在研究一種方法,通過他們的NEOROCKS項目,在一個很短的窗口內(最好是在幾天內)快速研究這種小行星,看看它們會帶來什麼危險。
“我們正在做一個實驗,看看我們能多快地做出一個完整的指令鏈,從新天體的警報到後續觀測,”該項目的共同研究者Perozzi博士說。
世界上許多望遠鏡勘測新發現的小行星都會被上傳到一個名為小行星中心的網站上。NEOROCKS項目旨在利用更先進的望遠鏡–比如智利的甚大望遠鏡–來跟踪這些發現,從而找出一顆小行星的特徵,包括它的大小和它的材質。
Perozzi博士說:”如果它是由不連貫的岩石構成的,那麼它甚至可能無法作為隕石到達地面。但是,”如果小行星具有堅硬的結構,它可以到達地面,並產生隕石坑事件(如果它足夠大的話)。我們的目標是試著看看我們將面對哪種事件。”
快速反應
雖然到目前為止,該項目工作受到Covid-19大流行的影響,但該團隊希望在未來一年內恢復快速反應觀測。將來,如果我們知道一個地區正處於一顆仍能造成破壞的小行星的路徑上,這種方法可以幫助我們做好撤離該地區的準備。
然而,如果在撞擊前幾年或許發現一顆與地球相撞的更大的小行星,我們可能需要找到一種方法使其偏離我們的星球–近地天體APP項目正在研究如何做到這一點。
2021年11月,美國宇航局(NASA)將向名為Didymos和Dimorphos的雙小行星發射一項任務,以練習改變小行星的軌道。該任務被稱為雙小行星重定向測試(DART),將於2022年10月猛烈撞擊Dimorphos ,希望將其圍繞Dimorphos 的11.9小時軌道改變數分鐘。
近地天體APP將參與使用這次任務的數據,以及它正在幫助開發的歐空局計劃於2024年進行的名為”Hera “的後續任務,以調查這次測試的成功程度。它被稱為動能撞擊器,可能是我們有一天採用的一種方法,在小行星將要撞擊之前的幾年,將其稍微推離我們星球的路徑。
“Hera將在DART進行撞擊後到達犯罪現場,”法國國家科學研究中心(CNRS)的Patrick Michel博士說,他是NEO-MAPP的項目協調員。”它將測量撞擊的結果,並全面描述該事件的特徵。”
其他可能的小行星偏轉方法包括利用航天器的引力輕輕改變小行星的軌道–這一過程比動能撞擊器慢得多–或者利用核爆炸將小行星推離軌道。但到目前為止,DART任務是唯一計劃中的偏轉技術的技術演示–而國際條約禁止使用核技術。
會合
另一項任務是日本的“隼鳥2號”,去年將小行星“龍宮”的樣本送回地球,其計劃在2031年訪問一顆極小的小行星1998 KY26。它的直徑只有30米,這將是有史以來航天器訪問過的最小的小行星–但這次會合可以給我們提供關於這些小天體的關鍵信息。
“這是一個超高速旋轉的天體,不到10分鐘,” Michel博士說。”這就是我們想要了解的那種天體。這麼快的旋轉意味著什麼?” 回答這個問題可以告訴我們,例如,該天體是如何在快速旋轉的情況下仍能保持在一起的。
了解較小的小行星(它們很難追踪,但比大的小行星更經常撞擊地球)以及開發快速反應技術,以便在發生撞擊時疏散當地區域,同時測試使大的小行星偏移的方法,這對未來保護地球至關重要。而後者暫時還沒有構成危險,但人們必須為任何可能發生的情況做好準備。
“幸運的是,著名的恐龍殺手事件是每1億年一次的事件,”佩羅茲博士說。”但這並不意味著在區域範圍內沒有更頻繁和危險的影響。我們需要做好準備。”