小行星撞擊或摧毀整座城市:NASA推行星防禦計劃防止災難發生
地球存在於一個危險的環境中。宇宙體如小行星和彗星會在太空中不斷放大並經常撞向我們的星球。由於其中大多數太小,所以不會構成威脅,但有些則會引起關注。
來自美國空軍大學空軍戰爭學院的Svetla Ben-Itzhak是一位研究太空和國際安全的學者,他的工作是找到一個天體撞向地球的可能性到底有多大–以及政府是否花了足夠的錢來防止這種事件的答案。
為了找到這些問題的答案,人們必須知道外面有哪些近地天體。迄今為止,NASA只跟踪了約40%的較大的天體。令人驚訝的小行星過去曾訪問過地球,未來無疑也會這樣做。但當它們真的出現時,人類將需要如何做準備呢?
來自小行星和彗星的威脅
數以百萬計的不同大小的天體繞著太陽運行。近地天體包括小行星和彗星,它們的軌道將使它們進入離太陽1.2億英里(1.93億公里)的範圍。
天文學家認為,如果一個近地天體將進入距離地球460萬英里(740萬公里)以內的範圍並且直徑至少達到460英尺(140米),那麼它就是一個威脅。如果這樣大小的天體撞向地球,那麼它可以摧毀整個城市並造成極端的區域破壞。更大的天體–0.6英里(1公里)或更大–可能會產生全球影響,甚至造成大規模的滅絕。
最著名的破壞性撞擊發生在6500萬年前,當時一顆直徑6英里(10公里)的小行星撞上了現在的尤卡坦半島。它消滅了地球上大多數植物和動物物種,其中就包括恐龍。
但較小的天體也是會造成重大的破壞。1908年,一個大約164英尺(50米)的天體在西伯利亞的通古斯河上空爆炸了。它將830平方英里(2100平方公里)的8000多萬棵樹夷為平地。2013年,一顆直徑只有65英尺(20米)的小行星在俄羅斯車里雅賓斯克上空20英里(32公里)的大氣層中爆裂。當時,它釋放了相當於30顆廣島原子彈的能量,最終導致1100多人受傷及3300萬美元的經濟損失。
下一個有可能撞擊地球的相當大的小行星則是2005 ED224小行星。當這顆164英尺(50米)的小行星在2023年3月11日經過時,約有50萬分之一的機會發生撞擊。
觀察天空
雖然一個較大的宇宙體撞擊地球的機率很小,但其破壞力將是巨大的。
美國會認識到這一威脅並在1998年的空間護衛調查中責成NASA在10年內找到並追踪90%的0.6英里(1公里)或更大的近地天體。據悉,NASA在2011年超過了90%的目標。
2005年,美國會通過了另一項法案,它要求NASA擴大搜索範圍並在2020年底前至少追踪90%的460英尺(140米)或更大的近地天體。然而因為缺乏財政資源,這些天體中只有40%被繪製成了地圖。
截至2022年2月14日,天文學家已經找到了28266個近地小行星,其中10033個直徑為460英尺(140米)或更大,888個直徑至少0.6英里(1公里)。每週都有大約30個新的天體被添加進來。
2018年由美國會資助的一項新任務,計劃在2026年發射一個紅外天基望遠鏡–近地天體測量儀,其專門用於搜索潛在的危險小行星。
宇宙的驚喜
我們人類只有在知道災難來臨的時候才能防止它的發生,而小行星卻曾悄悄地來到過地球。
一顆足球場大小的小行星–被稱為“城市殺手”–在2019年從距離地球不到45,000英里處經過。2021年,一顆747飛機大小的小行星接近,2012年,一顆0.6英里(1公里)寬的小行星也接近地方。每一顆都是在經過地球前一天左右才被發現。
研究表明,一個原因可能是地球的自轉產生了一個盲點,一些小行星仍沒有被發現或看起來是靜止的。這可能是一個問題,因為一些令人驚訝的小行星並沒有錯過我們。2008年,天文學家在一顆小行星撞向蘇丹農村前19小時才發現它。而最近發現的一顆直徑為1.2英里(2公里)的小行星表明,仍有大天體潛伏著。
可以做什麼?
為了保護地球免受宇宙危險的影響,早期檢測是關鍵。在2021年的行星防禦會議上,科學家們建議至少要有5到10年的準備時間來成功防禦危險小行星。
如果天文學家發現一個危險的天體,有四種方法可以減輕災難。第一種涉及區域急救和疏散措施;第二種方法是發送一個航天器飛到一個小型或中型小行星附近,通過航天器的引力將慢慢改變該天體的軌道;為了改變一個較大的小行星的軌道,可以用東西高速撞向它或在附近引爆核彈頭。
這些可能看起來非常牽強,但在2021年11月,NASA啟動了世界上第一個全面的行星防禦任務作為概念驗證:雙小行星重定向測試(DART)。大型小行星Didymos和它的小衛星目前對地球不構成威脅。2022年9月,NASA計劃通過將一個1340磅(610公斤)的探測器以約14,000英里/小時(22,500公里/小時)的速度撞向Didymos衛星來改變該小行星的軌道。
了解更多關於威脅性小行星的成分也非常重要,因為它們的成分可能會影響我們在偏轉它們方面的成功程度。小行星Bennu的直徑為1,620英尺(490米)。它的軌道將使它在2182年9月24日危險地接近地球且有2700分之一的機會發生碰撞。由於這麼大的一顆小行星可能會消滅整個大陸,所以為了了解更多關於Bennu的信息,NASA在2016年發射了OSIRIS-Rex探測器。該航天器已抵達Bennu並在那裡拍攝照片、收集樣本,2023年,它將返回地球。
行星防禦的支出
2021年,NASA行星防禦預算為1.58億美元。這僅佔NASA總預算的0.7%,僅佔2021年美國約7000億美元國防預算的0.02%。
這個預算支持了一些任務,其中包括8300萬美元的近地天體測量儀、3.24億美元的DART和幾年內約10億美元的Osiris Rex。
鑑於所有潛在危險小行星中約有60%仍未被發現,這是否是投資於監測天空的正確金額還有待商榷。當人們考慮到潛在的後果時這是一個重要的問題。
投資於行星防禦類似於購買房主保險。遇到摧毀你房子的事件的可能性非常小,但人們還是會選擇購買保險。
如果哪怕是一個大於460英尺(140米)的天體撞擊地球,其破壞性和生命損失也將是極端的。更大的撞擊可能完全消滅地球上的大多數物種。即使預計在未來100年內沒有這樣的天體撞擊地球,這種可能性也不是零。在這種低可能性與高後果的情況下,投資於保護地球不受危險的宇宙天體的影響可能會給人類帶來一些安心並可能防止一場災難的發生。