美國火球事件是何警示?小行星撞擊大戲下半年上演,切莫錯過

當地時間4月27日上午8時左右,美國南部的密西西比州、路易斯安那州、阿肯色州的很多人,同時聽到了來自天空的巨響,并看到天空飛過了一個巨大火球。這并非孤立事件,就在不到一個月前,美國印第安納州許多人在夜間聽到巨大轟鳴聲,還有不少目擊者看到了巨型火球劃過天空。

難道美國又在實驗什麼新式武器,或者又是什麼外星人的飛碟光顧?非也。NASA(美國宇航局簡稱)很快宣稱,這些火球并非人造物體,也非外星人物體,而是火流星。

火流星是什麼?

火流星一般是指很小的太空碎片,由于軌道或地球引力原因撞入地球大氣層,由于速度極快,在與地球大氣摩擦時產生高溫燃燒現象,由此人們會看到一個火球。而那些瞬間而逝的流星,是更小的碎片,撞入大氣層瞬間就被燒毀了,形不成大火球。

據NASA估計,4月27日撞入的小隕星資金約30厘米,重約40公斤,時速達到88500公里,也就是每秒24.6公里。因此其能量也是很大的,爆炸的威力達到2.9噸TNT烈性炸藥當量。

其實火流星現象遠遠不止人們看到的這麼多,科學家們估計,在地球附近的太空,每天都有至少5000萬顆這種可以導致火流星的碎片穿過,每年進入地球大氣層的也有約30顆。這些火流星有的被人們看到,有的在偏遠地區沒有被人類看到。

最近,NASA被授權公開發布由美國傳感器收集到的數十年「火球」事件,根據NASA的近地研究中心(CNEOS)火球數據庫公布的數據,從1988年4月15日到現在已經記錄了全球各地上千個「火球」事件。(見上圖)

雖然這些火球事件并沒有給人類造成重大損失,但似乎時時在給人們警示:天上無數的小行星,對地球的威脅時時都存在,只要一顆稍大的撞擊地球,人類就會遭受巨大災難。

威脅地球的小行星有多少?

太陽系除了太陽這顆唯一的恒星,比較大的天體就是八大行星和若干顆矮行星,還有幾百顆大行星衛星,其余的就算小行星了。太陽系的小行星主要集中在小行星帶、柯伊伯帶和奧爾特云帶,其數量無法估量。

據科學家估計,僅奧爾特云帶就有數萬億顆彗星彗核。但那里太過遙遠,極少來到地球附近,現在人類觀測到的小行星有98.5%是來自距離我們較近的小行星帶。小行星帶在火星和木星的軌道之間,占據著距離太陽2.17~3.64AU(天文單位,1AU約為1.5億公里)的軌道范圍。

根據國際小行星中心的數據,截止到2020年已經被確認的太陽系小行星就有約103萬顆,其中57%已經有正式編號。這些小行星可不是導致火球事件的那種碎片,最小的一般在3米以上,最大的直徑達到幾百公里。

現在已知直徑大于4公里的小行星有數百顆,直徑大于1公里的小行星有2000多顆。

對地球威脅最大的是那些近地小行星,就是其運動軌道與地球軌道相交的小行星。截至2020年12月31日,監測到的近地小行星數量為24810顆,其中對地球有潛在威脅的達到2200顆之多。

這些近地小行星中有500多顆直徑超過1公里,其中任何一顆撞擊地球,就會造成毀滅性災難。

因此迄今為止,小行星撞擊是人類生存和延續的最大威脅之一。而要避免小行星撞擊,必須做好兩件關鍵事項:其一,準確監測,及早發現及早定位;其二,摧毀小行星或轉移其運行軌道。

小行星攻擊地球的幾個案例

稍大點的小行星撞擊地球,就會給地球生物造成災難,甚至導致物種大滅絕。6500萬年前一顆約10公里直徑的小行星撞擊地球,導致了以恐龍為代表的85%物種滅絕。

1908年6月30日上午發生在俄羅斯西伯利亞的通古斯大爆炸,只是一顆直徑約30米的彗星撞入大氣層,還沒撞到地表就爆炸蒸發了,但導致了2200多平方公里的森林被摧毀,爆炸的亮光照耀了歐洲。

2013年,一顆直徑約15米,重約7000噸的小行星從俄羅斯車里雅賓斯克上空劃過,發出的耀眼光芒一度超過太陽,許多人目睹了這次事件,還導致不少人的眼睛暫時性閃盲。

它在30公里高空發生了猛烈爆炸,其威力相當48萬噸TNT當量,爆炸碎片成為隕石,散落到地面和冰湖里,有的砸壞了房屋,爆炸沖擊波波及范圍達到數千平方公里,導致7000多棟建筑受損,玻璃窗被震碎,1500多人受到較重傷。

這是自從通古斯大爆炸以來,人類受到的最大的小行星攻擊。由此可見,只要大于10米的小行星撞擊,就有可能給人類造成災難。

人類還經歷過若干次小行星與地球擦邊而過的經歷,雖然只是虛驚一場,但也給了人類更多的警示。如2019年7月25日,一顆被命名為2019 OK的小行星在與地球7.2萬公里的地方擦肩而過,這只是地球直徑的不到六倍!

2019 OK大小為57*130米,時速為8.85萬公里。撞擊地球的能量可達500多萬噸TNT當量,是廣島原子彈威力的387倍!更令人后怕的是,這顆小行星一直沒有被監測到,直到掠過地球前1個小時才被發現,如果它真的撞上來,人們完全防無可防躲無可躲。

小行星防范已經成為世界大事

為了應對小行星撞擊地球的威脅,科學界早在上個世紀就有所行動。最早動手的是美國麻省理工學院的教授們,1967年他們就首次在課堂上提出小行星防御的課題,研究如果知道某個小行星要撞擊地球,如何應對的問題。

從此,全世界許多有遠見的科學家們不斷致力探索避免小行星撞擊的方法,提出動能撞擊、引力拖曳、核彈爆破等等辦法來避免對地球的威脅,但迄今尚沒有找到一個可靠的方法。大家形成的共識就是,對于有可能撞擊地球的小行星發現得越早越好。

因此預警和監測十分重要。聯合國在2008年就成立了相應的組織,開始叫太空探險家聯合會。在2013年俄羅斯小行星事件以后,國際上進一步認識到預防小行星危害的迫切性,由此正式創建了「國際小行星預警小組」。

別看只是一個「小組」,但其可調動的力量卻十分龐大。這個組織由全球各地科學家、天文臺和空間機構組成,并共享新發現的信息。一旦發現小行星可能威脅地球的情況時,就會通知成員國,并由聯合國的和平利用外層空間委員會啟動執行令小行星偏離軌道的任務。

撞擊小行星令其偏離軌道的大戲即將上演

科學家們已經多次進行過撞擊小行星的試驗,如2005年,NASA就發射了一顆深度撞擊號探測器,對臨近地球的坦普爾1號彗星實施了深度撞擊,撞擊坑直徑達到了200米,深度達到30~50米。

從2017年開始,NASA又啟動了DART雙小行星重定向任務,這是旨在針對未來小行星威脅時進行的一次實戰預演,任務的主要內容就是發射一艘航天器,高速撞擊一顆接近地球相互環繞的雙小行星其中的一顆,以此改變其運行軌跡。

這不是設想,而是一次貨真價實的碰撞。經過幾年設計及建造,DART航天器已經于2021年11月發射,目標是一個叫「迪蒂莫斯」的雙小行星系統,其主星Didymos大小約780米,2.26小時自轉一周;次星Dimorphos直徑約160米,11.9個小時繞主星公轉一周,兩星間隔大于1公里。

這個雙星系統雖然軌道距離地球較近,但不會撞向地球,因此這次試驗只是一次演習。

DART航天器尺寸為1.8*1.9*2.6米,發射時質量約610公斤,攜帶著約50公斤肼推進劑和60公斤氙氣,撞擊任務執行時質量約為550公斤,撞擊速度每秒約6.6公里,撞擊目標是那顆叫Dimorphos的次星。

科學家預計撞擊結果會在這顆小行星表面形成10米的撞擊坑,并讓其公轉速度改變1%,從而影響整個雙星系統軌跡的改變。通過認真觀測這次撞擊的結果,將得到許多寶貴數據。通過分析這些數據,就可以得到未來小行星向地球奔來時,采用多大力量多大角度的撞擊可以讓地球躲過一劫。

DART航天器預計將在2022年9月26日至10月1日之間與「迪蒂莫斯」相遇,屆時將會把握時機舍身一頭撞向Dimorphos,此時的「迪蒂莫斯」距離地球不到1100萬公里,科學家們可以通過望遠鏡實現最高質量的觀測。

這將是人類有史以來首次與天體搏斗的大片,相信NASA會進行實況轉播,各位朋友切莫錯過。不過我們這里如果不轉播就遺憾了,各位怎麼看?

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