人类要感谢小行星的不杀之恩，但更要能炸飞它们！

　　不久前，一则有些科幻的新闻冲上了热搜，国家航天局副局长吴艳华表示，我国将着手组建近地小行星防御系统为未来人类真正应对小行星地外天体对地球家园的威胁，真正作出中国新的贡献。
　　来自微博央视军事
　　那么，什么是近地小行星？它们对地球家园有什么威胁？怎样解除它们的威胁呢？咱们今天就来聊聊这方面的内容吧！
　　01hr感谢小行星不杀之恩
　　所谓近地小行星，就是其轨道和地球轨道相交，或者将来经过行星引力摄动后可能与地球轨道相交的小行星。要知道，太阳系里既没有红绿灯和交警，也没有扳道工，这些小行星和地球的轨道相交，就有一头撞上地球的危险。（为了简便起见，接下来咱们说小行星、小天体的时候，也包括彗星的彗核部分，毕竟它和小行星对地球的伤害大同小异。）
　　截至2018年1月已知的太阳系小天体
　　主小行星带的小天体标记为褐色，近地小天体标记为青色
　　地球轨道是灰白色，即从内向外第三圈
　　图源NASA
　　可能有些朋友会觉得，宇宙那么大，小行星那么小，撞地球的可能性一定很小吧？
　　但事实恰恰相反。
　　打个比方，大家都坐过汽车，肯定经历过大雨天雨点噼里啪啦打在车窗上的景象，如果地球是一辆车，在围着太阳转的车道上，地球的车窗玻璃也会一直噼啪作响，不过打过来的东西可不是雨点。
　　图虫创意
　　据估算，每天都有2500万颗大大小小的流星体闯进地球大气层，累积起来，每年的总量大约有15000吨。
　　你之所以还能拿着手机读到这篇文章，是因为幸好大部分流星体的个头都非常小。能被看到的流星，绝大多数是由沙子或绿豆尺寸的小天体造成的，它们的麻雀战术通常不会造成严重后果。
　　但是，流星体和小行星只是人类的分类用语，它们之间并没有清晰的界限。如果一颗流星体长得足够膀大腰圆，就可能一直砸到底层大气甚至地面上，造成重大灾难。下面就列出比较著名的几起：
　　2013年2月15日的清晨，俄罗斯的车里雅宾斯克上空划过一颗火流星，光芒压倒了初升的太阳，这颗火流星还在空中留下了大约10千米长的烟尘轨迹，未在空中烧完的陨石，在冰冻的车巴库尔湖面上砸出了一个6米宽的大洞。7200多座房屋因火流星的爆炸震波受损，1491人受到间接伤害。据估计，车里雅宾斯克的火流星事件是一颗直径17到20米的小行星造成的。
　　在历史上，更大规模的天体撞击并不遥远。
　　1908年6月30日，还是俄罗斯，在通古斯河附近的上空发生了一起惊天动地的大爆炸，冲击波将方圆650千米内的窗户玻璃震碎，超过2150平方千米的8千万棵树焚毁倒下，远在英国的气压记录仪都侦测到了爆炸产生的气压起伏。现在的科学界普遍认为，通古斯大爆炸的肇事者是一颗直径65米左右的石质小行星。
　　陨石坑一例图虫创意
　　而最著名的小行星撞击遗址，恐怕是墨西哥的希克苏鲁伯陨石坑了，大约6600万年前，一颗直径至少10千米的小行星以每秒20千米的速度击中这里，揭开了白垩纪灭绝事件的序幕，地球上75的物种，包括全部非鸟恐龙，在这次灭绝事件中永远告别了地球生命大舞台。
　　所以从这个角度说，人类能发展到现在，可能还真的得感谢一下小行星的不杀之恩了。
　　02hr撞击威力有多大
　　怕你一行写不下
　　前文说了，10千米级的小行星造成了大灭绝，大家可能会奇怪：才10千米的石头，也就是一个城市的尺寸，居然能祸祸掉表面积5亿平方千米的大千世界吗？
　　图虫创意
　　不要忘记这块石头还有10千米高比珠峰还要高一千多米。这么一座巨山以高速砸到地面上，咱们可以用动能公式来算算它携带的能量（合并公式过程略）：
　　这个能量密度直径速度3。82
　　把数据一个个填进公式里去，全部按照国际单位制的标准单位，碳质球粒陨石密度平均为3300千克立方米，直径就按10000米，速度用20000米秒吧。大家就会看到，这个公式计算的，是各种千啊万啊的平方立方的乘积，最后得到的结果，大约是346，000，000，000，000，000，000，000焦耳科学界对这次撞击的估算值的前三位是420，但量级相同，是一个长达24位的数字（你看一行确实没写下）。
　　420，000，000，000，000，000，000，000焦耳
　　这是个什么概念呢？它相当于太阳核心每毫秒产生的全部能量，或者说是200万颗沙皇氢弹爆炸释放的能量，假如地球5亿平方千米的表面均匀覆盖着2米深、0的水，那么这个能量足以把这些水全部烧开。
　　幸好，那一瞬间的撞击能量将集中在撞击点，这会使小行星完全气化，并当场崩出一个100千米宽、30千米深的巨坑，而不会一下子将所有能量平摊到整个地球。但别高兴得太早，能量守恒定律决定了大家领盒饭只是迟早的事，因为撞击造成的影响虽迟但到
　　从撞击点这里出发的，有时速1000千米的狂风，有浪高1500米的海啸。此外，有25万亿吨的物质将在瞬间被抛向高空，其中一部分会溅射进太空，再也不会归来，另一部分会重新落回地球，在重入大气层时它们将再度炽燃，火风暴将席卷全球。
　　图虫创意
　　而撞击产生的大量灰尘和燃烧造成的灰烬悬浮在大气中，长时间遮蔽阳光，妨碍植物进行光合作用，生态系统就此瓦解，食物链上层的各级消费者会次第灭亡。
　　来这么一下，地球就已经被虐成这样了，以后是不是就太平无事了呢？小行星的态度，自然是：
　　我错了，下次还敢。
　　03hr人类，绝不能只靠小行星不杀之恩
　　虽然目前还没有小行星真的给人类致命一击，但这事儿咱们真的不能赌运气。
　　据NASA估算，大约每5000年，就会有一颗尺寸140米以上的小行星和地球相撞。2019年7月25日，一颗临时编号2019OK的小行星很不OK地从距离地球72000千米处飞掠而过，这个距离还不到地月距离的五分之一。这么近已经够恐怖的了吧？更恐怖的是，直到飞掠前一天，它才被人类发现！
　　而2029年4月13日，尺寸170450米的小行星99942亦称毁神星将距地表32000千米左右擦脸飞过，这个距离已经比同步卫星轨道还要低了！
　　人类以智慧生物自诩，但如果面对小行星的暴击，却和不读书的恐龙一样窝囊地死去，想想就挺糟心的。
　　要想防止被小行星莫名糊脸，就得先知道它们有多少，都躲在哪儿，发现得越早越好。从近30年前，就有多个近地小天体监测项目陆续启动，平均每周能发现40颗，收获颇丰。
　　各个近地小天体监测项目的逐年发现数量
　　图源NASA
　　为什么吴副局长说，要建立地基天基的监测系统？从地面观测还不够吗？确实不够。有些小行星是借着明亮天体的光芒掩护奔袭而来的，比如车里雅宾斯克的那颗，是从太阳方向飞来的，要想提前发现它，就得白天看星星，所以对它的到来，事前无人知晓。
　　再如很不OK的2019OK（前文提到的小行星编号），在本该能看到它的那几天，遇到了满月。如果把监测系统发射到大气层外，那么太阳月亮的明亮圆盘旁边紧贴着的，就是黑漆漆的太空，白天找星星也就能做到了。
　　那么，如果我们运气奇佳或者说奇差，真的发现了一颗会撞到地球的小行星，我们又该如何解决掉它呢？
　　04hr生存还是毁灭？
　　绝不温和地走进那个良夜！
　　好莱坞科幻灾难大片酷爱使用小行星撞地球的桥段，像《天地大冲撞》《绝世天劫》都有人类想方设法炸飞小行星的情节。现实中也是如此，面对毁灭的危机，人类决不会坐以待毙，好消息是，目前已经有了很多可行的方案。
　　一旦发现有小行星威胁地球，一切可能的方案，归根结底都可分为两类：瓦解和推离。
　　瓦解，就是把小行星分裂成零散个体（主要靠炸），飞向多个方向的小天体碎块会脱靶错失地球，或者个头小到足以在大气层中烧尽。
　　推离呢，则是把小行星整体带偏轨道，或者让它加速或减速，提前或滞后到达约会点，同样达到脱靶的效果。地球的赤道直径是12756千米，公转速度每秒30千米，每走完一个自身身长需要425秒，也就是七分半左右。推离的要旨，就是为地球争取425秒的时间。
　　在具体实施办法上，有下面几种：
　　最容易被想到的是热核武器。热核武器产生的大量热能可以使小行星局部气化，并用这个临时产生的气体崩裂小行星，或者喷射物质把主体推离轨道。但是也要小心，一旦计划失败，砸中地球的将不仅是一颗小行星了，还是一颗自带核污染的小行星。
　　冷兵器式的方法，可以发射一个撞击器去撞击小行星，改变它的速度或方向。或者用非接触的方法，让一个牵引器陪着小行星一起飞，引力会渐渐把小行星拉偏轨道，所谓差之毫厘，谬之千里，计划实施得足够早的话，就有使小行星脱靶的希望。
　　也有许多小众一些的主意，例如送一台挖掘抛射机到小行星表面，不断把小行星表面的物质抛向太空，一边使它慢速解体，一边让动量守恒定律来帮着改变小行星轨道。或者用激光或聚焦镜气化小行星的局部表面，使它被喷射出的岩石气体逐渐推离。如此等等，不一而足。
　　从见效时间上来说，也可以分为两类：闪电战和持久战。热核武器或撞击器算是闪电战，引力牵引、挖掘抛射、局部喷射这些则是持久战。但是不管哪一种方法，都需要及时发现，尽早安排。NASA目前最乐观的估计是5到10年的准备期，并且正在实施对第65803号Didymos小行星的撞击实验，预计2022年9月底10月初完成撞击。
　　吴副局长提出的2025或2026年实施一次技术实验，从时间表来说，已经非常积极进取了。从吴局的话中，我们可以读出实施方案是撞击，只是，不知咱们挑选的小行星是哪一颗呢？
　　最后再说点大家喜闻乐见的，虽然一提起小天体撞地球，大家往往都会往天灾的方向考虑，但偶尔也会有人因此变得非常土豪（当然，撞的时候可别在现场）。
　　比如在德国，有个名叫诺德林根的小镇，人口不到两万，坐落在一个直径25千米、深约100到150米的巨坑里。起初科学家以为这个坑是个火山口，后来在此找到只有在高速冲击下才能形成的柯石英，表明这是1500万年前、一颗直径1500米的小行星形成的撞击坑。
　　撞击和高温形成了估计总量72000吨的冲击钻石，可惜这些钻石非常细碎，最大不超过0。2毫米，混在土壤里，被这座城市的建造者们无意间拿来修路砌墙盖房子了，所以，以含钻量来说，这小镇实在是土中有豪，土豪极了。
　　作者曲炯科普作家作品发表于国家博物馆、国家航天局等
　　审核刘茜北京天文馆研究员科普影片编导和科普作家
　　责编丁崝
　　本文由科学辟谣平台（ID：ScienceFacts）出品，转载请注明出处。
　　本文来自版权图库的图片，不授权转载。
　　转载内容仅代表作者观点
　　不代表中科院物理所立场
　　如需转载请联系原公众号