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小行星频繁“光顾”地球,地球人要担心吗?

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较真要点:

近地天体(小行星和彗星)撞击是地球面临的重大威胁之一。发现了一个近地天体之后,天文学家需要进行长期的跟踪观测,获得高精度的轨道数据,从而评估是否能撞击地球、或者在多近的距离上飞掠地球。

查证者:赵海斌丨中国科学院紫金山天文台研究员

小行星频繁“光顾”地球,地球人要担心吗?插图

最近,小行星近距离飞掠地球的新闻频出,比如,美国宇航局NASA也观测到一颗小行星将于11月“光顾”地球。这是正常现象吗?我们需要担心吗?地球会不会迎来一个大“轰击”期?较真邀请紫金山天文台赵海斌研究员向大家科普近地天体相关知识。

一、什么是近地小天体?

太阳系是一个复杂的系统,由太阳、八颗行星及它们的卫星、五颗(可能更多)矮行星、众多的小行星、彗星、以及行星际物质组成的天体系统。我们把环绕太阳运动的小行星、彗星和流星体统称为太阳系小天体。小天体在太阳系里主要分布在两个区域,一个是在火星和木星轨道中间的小行星主带,另一个是在海王星轨道以外的柯伊伯带。但是,就有一些小天体喜欢不守规矩而离开自己的固有岗位在太阳系的行星系统中穿行,于是就有了我们今天讨论的主角――近地天体(Near Earth Object,NEO)。

天文学上近地天体的定义是:与太阳的最近距离能小于1.3天文单位(1个天文单位为149597870.7千米)的太阳系小天体,包括小行星和彗星。后来发现满足这个条件的小天体并不都会接近地球,于是一个以地球轨道为基准的科学定义出现了,与此同时,一类对地球构成现实威胁的小天体被单列出来,这就是“潜在威胁天体”(Potentially Hazardous Object,PHO):直径大于等于140米,且与地球轨道交会距离小于0.05天文单位(约750万千米)的近地小天体。PHO是地球人需要特别关注的,因为大量未知的PHO随时可能出现在地球周围,甚至会撞击地球。

二、近地天体是如何观测和编号的?

为了了解和防范来自近地天体的撞击威胁,人类要做的第一件事情就是利用望远镜进行巡天观测对近地天体进行“人口”普查,再通过监测它们的轨道对它们登记造册,持续监测其可能会发生变化的轨道,对可能发生的近地天体撞击地球做出预警,最后才有可能想办法规避撞击事件。近地天体普查的能力极度依赖于望远镜的观测能力,而近年来望远镜的能力得到了很大地提升,所以越来越多的近地天体被寻找出来了,因此越来越多的近地小行星飞掠地球事件也被预报出来了。

那么天文学家是如何来发现近地天体的呢?通过望远镜的观测可以从“静止”的恒星背景中识别出“移动”的小行星。当我们发现了一个新的小行星并且获取了至少两个晚上的观测数据后,就会给予一个用发现时间来标记的临时编号,如2018 VP1。临时编号中包括发现年份、月份(以半月为单位)、以及在该半月中小行星发现的序号。年份后的第一个字母表示发现的半月序号,分别用24个大写英文字母(除去I和Z)来表示,这里的“V”表示11月的上半月。年份后的第二个字母表示该半月中小行星发现的序号,分别用25个大写英文字母(除去I)来表示,如果该半月中超过25个小行星,则用尾数来表示进位次数,因此这里的“P1”表示15+25*1=40。对于小行星2018 VP1而言,一个完整的翻译就是2018年11月上半月发现的第40个新小行星。获得临时编号的小行星经过四次以上“回归”观测后并精确地确定运行轨道后,才可以获得永久编号。这个永久编号就简单多了,直接用这颗小行星轨道确定时的自然数序号来表示。

三、小行星真的会撞击地球吗?

近地天体撞击是地球面临的重大威胁之一。6500万年前,一颗直径超过了10公里的近地天体撞击地球,有科学家分析这次撞击造成地球上70%以上物种的灭绝,甚至可能是导致主宰地球长达1.6亿年之久的恐龙被终结的原因。1908年俄罗斯通古斯地区,一颗直径30-40米的近地天体空爆导致超过2000平方公里的原始林木被毁。2013年2月15日,一颗直径只有17米的近地天体袭击了俄罗斯车里雅宾斯克小镇,相当于空投了30颗广岛原子弹,造成了1000多人受伤,3000多间房屋受损。所以说来自近地天体的撞击威胁是现实存在的。只是越大个的近地天体撞击的频度越低,而较小尺度的近地天体撞击更频繁些。比如说我们现在追求的140米直径的近地天体的编目,就是因为这个尺度的近地天体撞击可能导致几个中型国家国土面积的危害,相当于2万颗广岛原子弹的爆炸当量,这是我们地球人首先希望避免的。不过我们也不必太过担忧,因为这种规模的碰撞事件发生的平均概率约为3万年一次。

发现了一个近地天体之后,我们需要对它们进行长期跟踪观测,目的是为了获得高精度的轨道数据,在这基础上来评估近地天体是否能撞击地球、或者说能在多近的距离上飞掠地球。由于大量的近地天体还没有被发现,所以说现在根本无法回答小行星撞击地球的事件能提前多久进行预报。天文学家有不同大小的近地天体数量的预估数据,目前要做的就是提升望远镜的能力去逐步完成近地天体发现的完备率。美国航天局(NASA)无疑是近地天体的搜索和危险评估中贡献最大、能力最强的,通过其官网发布的近地天体近距离飞越的预报也是可靠的。

发现并监测近地天体,特别是潜在威胁天体,是识别和减缓灾害的关键的环节,是关乎地球环境和人类生存安全的大事。为了加强国际间近地天体观测领域的合作和数据共享,共同应对来自近地天体撞击的威胁,联合国成立了国际组织――国际小行星预警网(International Asteroid Warning Network,IAWN)来集结全球的力量,中国科学院紫金山天文台的近地天体望远镜是中国做出实质性贡献的主干设备。

本文编辑:yhxi

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