如果小行星会撞地球? 需要提前20年预警

2010年10月18日  |  00:23分类:关于未来,无时效性  |  标签:  |  955 次浏览

10月5日,天文学家发现了一颗直径150米、具有“潜在危险”的小行星。科学家已对多数最大的“潜在危险天体”进行了分类登记,但他们怀疑仍有许多直径小于1.6公里的“漏网之鱼”未被发现。如果它们撞上地球,可能会造成地区性大规模灾难。

那么,什么样的小行星会撞击地球?我们又应该如何规避小行星撞地球?北京天文馆馆长朱进接受本报专访,一一解读。

小行星会撞地球吗? 朱进:需要提前20年预警

小行星撞地球是早晚要发生的事件

据10月5日媒体报道,天文学家发现了一颗具有“潜在危险”的小行星,估计它将在不到一个月内飞掠地球。朱进老师,我们常说小天体撞地球,能撞到地球的是什么样的小天体?

朱进:首先这颗小天体的运行轨道有和地球运行轨道相交的可能,两颗天体没有交叉点就不能撞到一起。太阳系内的小天体各种各样,一般比较大的,比如小行星、彗星,还有一些更小的流星体等,它们都是在各自的轨道上绕太阳运转,这些小天体存在跟我们地球相遇的可能性,但相交也不一定就能撞上,所以,还必须满足小天体和地球在同一时间走到同一个地方这个条件才行。

我们给这些小天体命名为“近地天体”。因为是椭圆轨道,小行星绕太阳一圈的时候有一个离太阳最近的点,我们把它叫做近日点,这个距离叫做近日距。我们把地球到太阳的近日距离定义为1个天文单位,如果这个行星的近日距小于1.3个天文单位,我们把它叫做近地小行星。

一个天体近日距是1.3个天文单位,地球近日距是1个天文单位,虽然只差0.3,但实际距离相差很远。而且,这些近地小行星的轨道,在一定的时间范围内,比如说在几百万年的尺度上,不是总按原来的轨道运行,会有所改变,如果我们以上千万年的尺度来考察这些小行星的话,一般来说会出现轨道偏差,或者有一部分小行星会相互撞击,还有一些会离开现在的近地轨道到其他的地方去。

辽宁日报:您刚才说,小行星和地球同时走到一起就撞上了,那么这个走到一起的概率有多大?

朱进:事实上,小行星撞地球是早晚要发生的事件,以前发生过,以后也是要发生的。单从一个特定角度来讲,科学家肯定能算出一个概率来,行星撞地球对于人类来说是很遥远的事,在近期没有行星撞地球的可能。但是,也存在一些小天体会在一个比较近的时间里撞地球的可能,这个涉及到我们未发现的天体。已发现的天体科学家们已经预测到没有撞击地球的可能。

从地球角度来说,撞地球的天体越大,影响越大,撞地球的概率就会越低;相反,这个天体越小撞地球的概率就会越大,但影响也会相应减小。从这一点来说,我们今天探讨的天体撞地球,是那些比较危险的、直径在1公里左右大小的小行星,因为它造成的危害比较大。它大概几百万年会出现一次撞击地球的可能。以此推算,直径十几公里量级的小行星大概是1亿年会出现一次撞地球的概率,比如6500万年前直接导致恐龙灭绝的那次撞击,就是一颗直径15公里大的小行星,直接导致了生物的灭绝;如果是直径一二百米量级的小天体,撞地球的概率大概会是在1000年左右;那么更小的天体,撞地球的机会就多了,我们总会看到流星,那就是小天体。

辽宁日报:那么科学家是否计算过,在未来100年内,会有小行星撞击地球吗?

朱进:到目前为止,科学家大概发现了500颗小行星,这些小行星都是在未来的100年里撞击地球的概率不是零的。现在发现了一个在100多年,不到200年时间里撞击地球的概率是一千分之一的小行星,还有一个在700多年以后,撞击地球的概率是1/300的,应该是和地球擦肩而过的,也可能会真撞,不过概率很小。 100年之内有500颗小行星,那么加起来可能会有上千次撞击地球的可能。

 

灾难性的撞击来自直径1公里以上的天体

辽宁日报:那为什么几千年来,直到现在,我们没有发现要撞地球的小天体呢?

朱进:我们说的几百米直径的小天体,就是一些陨石,这些小的天体每年都会掉下来。从这一点来说,我们被小天体撞击是家常便饭了。从长期来看,地球今天的样子有可能是被小行星撞击的结果。从短期来看,像陨石这种小型号的天体砸击地球,在去年就发生过,只不过是比较小的碎块而已。掉到地上的变成陨石被留下来;稍大一些的,砸下来会有大坑,但是由于我们地球本身的变化,如潮汐、火山喷发、各种各样的风化等外力作用,天长日久,这些痕迹就很难找了,基本上就没了;只有大个儿的陨石坑才会被留下来,包括6500万年前恐龙灭绝那次发生的撞击事件,当时这一理论提出来的时候,还没有找到大坑。最开始提出小行星撞击地球造成恐龙灭绝这一理论,是因为科学家发现6500万年前的那层土含铱的元素特别多,与所有的土都不一样,所以提出这个假设,当时没有找到大坑,后来找到撞击坑后,证明了这一事实的存在。

现在我们在地球上已经发现的陨石坑大概在200个左右,不是特别多,这是因为地球本身的沧海桑田消磨掉了这些痕迹。你随便拿一个望远镜去看月亮,可以看到月亮上全部都是坑,这些坑有90%以上是外来天体撞击造成的。

辽宁日报:可不可以这么说,月球也好,还有一些近地的行星也好,为我们地球起到了一个拦截小行星、拦截天体、保护地球的作用?

朱进:这样说不恰当。我们看到,月球表面撞了这么多坑,地球表面假如没有氧化和其他外力作用,也同月亮一样全是被撞击的坑。月球跟地球的位置,相对于太阳的位置,在天文上来看几乎是同一个点,这两个点受撞击的频率几乎是一样的。

辽宁日报:不是因为月亮在这,小天体就撞月亮,不撞地球了。

朱进:月球肯定能挡住一些外来的撞击,但是能挡多少?非常少。晚上抬头看天上的月亮,月亮只把天挡了一部分,大约是0.5度,那么我们可以想象,撞地球的这些小天体是从四面八方来的,不是非经过月亮不可。 0.5度对地球外太空来说实在太小,所以月球能够为我们地球挡住的这些本来砸地球的小天体不到万分之一。所以,砸到月亮而没有砸到地球这个几率是很小的,是完全可以忽略不计的。

那么更小的天体撞击地球的机会就更多了,包括流星体。只是我们还没有在它们进入大气层之前发现它们而已,进入大气层后燃烧掉了,所以我们会看到流星。可能就在我们说话这会儿,就有好多流星体掉进来,我指的是非常非常小的,可能有的流星体比米粒还要小。

辽宁日报:那么,多大的天体才能对我们地球构成威胁?

朱进:全局性的威胁,大概直径在1公里以上的。

辽宁日报:1公里直径的球体相对于地球来说,并不算大。

朱进:大是不大,但关键的问题是,这些小天体,首先它的速度非常快,每秒钟几十公里,在椭圆轨道上绕太阳运动,这个速度本身带有的动能就很大,加上它自身的质量,这个能量就相当地惊人。

最关键的是:这个直径1公里的小天体在撞击地球之前会有很大的冲击波,类似核弹爆炸一样,把地球上的尘埃轰起来,这个尘埃量相当大,在空中会把整个地球都给裹住,而且时间很长。那么在这段时间里地球上没有阳光,生物就会灭绝。地球很可能会进入一个冰冻期。所以,这是一个包括对地球的整个生态系统的影响。根据测算,1公里大小的行星撞击地球,会给1/4的地球造成影响,这个是很大的影响了。直径小一点的,比如1908年通古斯大爆炸的那颗天体,直径大概60米左右,类似一个非常大的荷包蛋,它造成的影响是2000平方公里,如果是砸到海里,就会形成海啸。试想一下,1公里直径的天体会造成多大的灾难?

人类目前还没有规避小行星撞击的方法,因为科学家并不认为它迫在眉睫

辽宁日报:这些小天体来自于哪里?它们是太空中的一些垃圾,还是其他什么?

朱进:太空垃圾多指人造卫星之类的,形容小天体不合适。这些小天体有几种来源,最主要的来自于小行星带。比如火星和木星轨道之间有一些小行星带,这些都是在太阳系形成时期,与地球同时形成的;还有一种,是行星在形成过程中相互之间发生碰撞,成了碎块。而能到近地轨道来的小行星,是在小行星带发生碰撞后来到近地球轨道的,也有的来自于彗星,由于某种原因彗星的尘埃都喷发完了,变成一个彗壳进入地球轨道。还有一种是受行星引力的作用,慢慢地从别的轨道偏移到现在的轨道上的,这是一个长期的迁移过程。

辽宁日报:我明白了。您说的行星引力,是不是也包括地球啊?地球在运行过程中,把一些小天体吸引过来了。

朱进:不是这个意思。太阳系所有天体都受太阳的引力作用,对小行星来讲,太阳对它的作用远远大于地球对它的作用,除非它离地球的距离特别特别近。如果这样的话,那行星就已经撞上地球了,所以地球对小行星轨道的影响是极其微弱的。这和流星雨是一个道理,我们看到流星雨的频率不是太多,流星雨实际上是米粒大小的小天体,绕着太阳转而进入到大气层,这并不是因为地球的引力作用,如果那样的话我们天天都可以看到流星雨。它的速度非常快,地球对它的影响太小,几乎可以忽略不计。

也有一种可能,有的小行星在绕太阳运转的过程中离地球近,受地球的引力作用,小行星的轨道会发生微弱的偏移,天长日久其轨道就会出现比较明显的变化,会变成另外一个轨道。但是能撞上地球的小天体一般都不受地球引力的吸引作用,只是在绕着太阳转的过程中,在同一个时间和地球走到同一个地方了。

辽宁日报:现在我们再来探讨一下,假设有天体撞地球了,我们人类如何规避?

朱进:到目前为止,实际上人类还没有办法来避免小天体撞击地球。

辽宁日报:目前许多科学家提出了很多办法,比如用核弹炸、用小天体去牵引、用人造飞船去牵引等等。

朱进:不同的人提出过一些不同的概念性的想法,但到目前为止,其实还没有一个真正的办法能够避免这些情况。这是因为,科学家们不认为避免天体撞地球是当务之急,天文学有比这更紧迫的事情需要研究、实验,所以,假设真的有一天,科学家发现必须要研究如何规避天体撞地球这项课题时,就会研究出一套有效的方案来。但目前没有人去研究这些,只是一些设想罢了。

用核弹炸这一方案肯定是行不通的,这一方案基本上被否定了。

辽宁日报:为什么呢?

朱进:首先说,人类利用技术上的能量很有限,基本上炸不动小行星。另外,撞击地球的小天体形式多样,很可能是比较松散的碎块搭在一起,没法用核弹去炸。最关键的问题是,炸过之后它还在原来的轨道上,最后还是要砸在地球上,只是由原来的大个儿的天体碎成若干个碎块而已,其破坏力仍然可以消灭地球上的生物。

辽宁日报:那您从理论上设想一下,哪种方式比较合理?

朱进:我个人觉得有一种方式倒是非常有可能的。就是想办法改变一个质量小的行星的轨道,当然这是一种连环撞击而改变撞地行星轨道的办法,这个相对来说比较安全。当我们发现有一颗小行星在若干年后要撞地球,我们就通过技术手段,比如人造卫星,使一颗质量小的天体A去撞一个比它稍大的天体B,B再撞稍大的C,C再撞更大一些的D,如此下去,最后经过周密计算后会撞到那个撞击地球的天体。逼迫它改变轨道,地球可幸免于难。

这个方法可行,但是,一旦人类掌握了这种可以改变小行星轨道的方法,对我们来说也许会更危险。

辽宁日报:为什么这么说呢?

朱进:我们有技术去改变小行星的轨道,那么恐怖分子也完全可以拥有这种技术。经过精确的计算,恐怖分子可以让小行星在一个适当的时间撞击地球的某一位置。

辽宁日报:啊!这倒是很实际的一个问题。看来地球没那么容易被撞击。假设它们与地球擦肩而过的话,会是什么结果?

朱进:假设擦肩而过的话,当然没事。

辽宁日报:那么,小行星撞地球的预警时间应该是多长?我们是以百年为单位吗?

朱进:从防范的角度,肯定是越早越好,越早就越省事,因为它是围绕太阳的椭圆形轨道,绕到地球需要绕好多圈,那么我可以稍微改变一下它的轨道,经过日积月累,100年以后轨道就偏出去了。所以,越早发现所需要消耗的能量就越低。

另外,到目前为止,人类还没有能力去解决小行星撞地球的问题。前些年,根据当时的科学技术发展水准预测,人类大概需要20年左右的时间预警,在20年之内,人类才能找到办法,否则就只能眼睁睁地看着被砸。如果真发现一个5年以后要撞地球的大个儿的行星,那人类肯定是躲不过去了。所以,至少需要一二十年来预警。从逻辑上来说呢,必须先有发现它的能力。现在的观测系统肯定不行,现在我们认为只是观测到的这500个小行星有可能性,但是我们还有至少10%的小行星没有观测到,那么这些根本没有观测到的小行星有没有撞地球的可能?或者说,如果这个小行星轨道比较特殊的话,正好看不见,结果突然某一天就出现了呢?就像彗星的轨道很扁很扁,所以我们预警的时间只有4个月。那么小行星呢?速度和能量都要大得多,4个月肯定是不够的。

专家档案

小行星会撞地球吗? 朱进:需要提前20年预警

北京天文馆馆长朱进(资料图片)

朱进 1991年7月毕业于南京大学天文系,获博士学位。1991年7月至2002年9月在中国科学院北京天文台 (后改为中国科学院国家天文台)工作,其中1992年5月至1994年4月为该单位博士后流动站博士后。 2002年9月起调任北京天文馆馆长。同时还任北京校外教育协会会长,北京古观象台台长,《天文爱好者》杂志主编,中国天文学会常务理事、普及工作委员会主任,中国自然科学博物馆协会副理事长,北京UFO研究会副理事长,国际天文学联合会小天体提名委员会委员,第15专业委员会(专门研究小行星、彗星和彗星的位置与运动)、第55专业委员会(负责天文学与公众的沟通)组委。

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