當(dāng)前的“天體警察”,美國(guó)波士頓史密森天體物理天文臺(tái)的小行星中心(MPC),給自己設(shè)定了一個(gè)艱巨的任務(wù):發(fā)現(xiàn)和跟蹤盡可能多的小行星,特別是近地天體(NEO)。MPC負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)美國(guó)四大研究中心的大約30名天文學(xué)家和大約200名業(yè)余愛好者的原始觀測(cè)數(shù)據(jù),并將這些觀測(cè)數(shù)據(jù)與捷克共和國(guó)兩個(gè)天文臺(tái)的后續(xù)觀測(cè)結(jié)果相結(jié)合。
巨大的潛在威脅
借助可以發(fā)現(xiàn)移動(dòng)光點(diǎn)的特殊設(shè)備,以及處理這些觀測(cè)結(jié)果的計(jì)算機(jī),MPC的進(jìn)展可謂驚人。根據(jù)每日更新的記錄,MPC共計(jì)追蹤大約25 000顆軌道已知的小行星和30 000個(gè)軌道尚不完全清楚的小行星,另有10 000次目擊等待分析。有待分析的數(shù)字還在以每年增加3 0000 次的速度急劇攀升。該中心每天收到1 000 個(gè)天體運(yùn)行軌道的報(bào)告,其中有50%可能是新發(fā)現(xiàn)的小天體。在1999年創(chuàng)紀(jì)錄的一個(gè)月里,他們宣布發(fā)現(xiàn)了大約5 000個(gè)新天體目標(biāo)。鑒于地球終將再次成為被撞擊的目標(biāo),MPC及其相關(guān)團(tuán)隊(duì)決心查找出和跟蹤那些可能對(duì)地球構(gòu)成威脅的小行星,特別是2000顆直徑超過1千米的近地天體。
與當(dāng)前的任務(wù)相比,現(xiàn)已取得的成果并不算什么。MPC的目標(biāo)是記錄所有直徑大于50米的近地天體,它們有可能在下一個(gè)世紀(jì)成為地球的威脅。據(jù)MPC副主任加雷斯·威廉姆斯(Gareth Williams)估計(jì),直徑為100米或更大的近地天體有32萬(wàn)顆,50米或更大的有100萬(wàn)顆。這是一項(xiàng)需要20~25年才能完成的任務(wù)。即便如此,一個(gè)直徑為10米的近地天體仍然能夠產(chǎn)生一定的威脅,造成重大損害,而這樣的小天體估計(jì)有1.5億顆。
近地天體只占穩(wěn)定軌道小天體的一小部分,MPC更進(jìn)一步的目標(biāo)是盡可能多地記錄這些目標(biāo)。有多少小行星需要記錄?MPC假定近地天體只占小行星總數(shù)的0.001%,那么直徑為50米或更大的小天體數(shù)量將是30億。最早一批“天體警察”會(huì)被這個(gè)數(shù)字所震驚。
地球受到撞擊在所難免?
從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看,地球在未來受到撞擊在所難免,但具體的撞擊時(shí)間卻完全無(wú)法預(yù)知。目前,沒有已知的天體被確認(rèn)將與地球發(fā)生碰撞。天文學(xué)家在未來幾年所能做的就是收集信息,對(duì)小天體過去的軌道進(jìn)行計(jì)算,以便建立統(tǒng)計(jì)分析。根據(jù)目前的估計(jì),一次像襲擊西伯利亞通古斯這樣大規(guī)模的撞擊可能一個(gè)世紀(jì)會(huì)發(fā)生一次,而被直徑為1.6千米左右的小天體撞擊每隔幾十萬(wàn)年可能發(fā)生一次。根據(jù)二疊紀(jì)和白堊世發(fā)生的大滅絕,每隔1.5億年左右可能會(huì)有一顆直徑10千米大小的小行星撞擊地球。但是即使是一顆直徑僅為350米大小的小行星的輕微撞擊,釋放的能量也將超過世界上所有的核武器。
相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)可以用安全指標(biāo)來評(píng)估量化。美國(guó)國(guó)會(huì)1992年的報(bào)告稱,直徑為1.6千米的小行星對(duì)地球的撞擊有可能導(dǎo)致世界四分之一人口的死亡,產(chǎn)生的大氣塵??赡鼙?991年的皮納圖博火山爆發(fā)釋放的煙塵多近1000倍。那次火山爆發(fā)使地球變冷的時(shí)間持續(xù)了一年之久。如果類似大小的小行星撞擊地球每50萬(wàn)年就發(fā)生一次,那么每年每個(gè)人面臨的風(fēng)險(xiǎn)概率就是二百萬(wàn)分之一。按人的人均壽命來計(jì)算,地球上的人類將有兩萬(wàn)五千分之一的可能死于小行星撞擊。相比之下,美國(guó)人在飛機(jī)失事中死亡的概率為兩萬(wàn)分之一,因龍卷風(fēng)致死的概率為六萬(wàn)分之一。
如何用確鑿的事實(shí)來解釋統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),是天文學(xué)家和越來越多的決策者現(xiàn)在面臨的問題。天文學(xué)家對(duì)金牛座流星雨有極大的興趣,該流星雨每年6月28日都會(huì)如約到達(dá)( 由于發(fā)生在白天,它稱不上壯觀)。這些塵埃與恩克彗星位于相同的軌道上。在太陽(yáng)系范圍內(nèi),它們以很小的日心距離圍繞太陽(yáng)進(jìn)行公轉(zhuǎn)。但是,恩克彗星的軌道上不僅僅存在塵埃,還有10顆小行星。已經(jīng)有一位天文學(xué)家——英澳天文臺(tái)的鄧肯·斯蒂爾(Duncan Steel)提出,這些塵埃、小行星和彗星源于一顆大約在20 000年前進(jìn)入了內(nèi)太陽(yáng)系的較大的天體。相對(duì)于其他同事,斯蒂爾認(rèn)為大撞擊的概率可能會(huì)高得多——西伯利亞級(jí)別的撞擊每隔50年發(fā)生一次,而每隔10萬(wàn)年就有一顆直徑1.6千米大小的天體撞擊地球。
政府官員們現(xiàn)在不僅要處理天文學(xué)家提出的證據(jù)和事實(shí),還要回應(yīng)公眾對(duì)地球遭受小天體撞擊日益不安的情緒。美國(guó)眾議院于1990年首次對(duì)此表達(dá)了關(guān)注,并指示美國(guó)宇航局加大探測(cè)計(jì)劃和力度。在沒有立即發(fā)生威脅的情況下,官員們?nèi)匀幻媾R著一個(gè)問題。畢竟,如果有人在1993年提出:“21個(gè)天體在明年撞擊木星的可能性有多大?”答案會(huì)是:“數(shù)百萬(wàn)分之一。”然而不到一年,撞擊就真的發(fā)生了。用鄧肯·斯蒂爾的話說:“在目前無(wú)知的狀態(tài)下,概率推導(dǎo)是不適用的?!?/p>
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我們?yōu)榇嗽撟鲂┦裁矗康侥壳盀橹?,官方還沒有提出正式的計(jì)劃,因?yàn)槲C(jī)總是一閃即逝。有潛在威脅的小行星被越來越多地觀測(cè),人們對(duì)其軌道加以演算,并發(fā)布世界末日的警告,但最終事實(shí)往往表明危險(xiǎn)根本不存在。
類似的事件在2000年底發(fā)生過一次。夏威夷的研究人員在近地軌道上發(fā)現(xiàn)了一顆直徑30~70米大小的天體。意大利天文學(xué)家安德雷·米拉尼(Andrea Milani)認(rèn)為這個(gè)小天體可能在2030年撞擊地球。美國(guó)宇航局將撞擊的概率確定為五百分之一,因此這顆被命名為2000SG344的天體,成為第一個(gè)由最新通過的都靈撞擊危險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估的小天體(見第82頁(yè))。2000年11月3日,國(guó)際天文協(xié)會(huì)向公眾公開了這一信息,盡管人們?nèi)圆恢涝撎祗w是什么性質(zhì)。也許,它只是一塊類似于阿波羅探月火箭第四級(jí)的太空垃圾,其表面的高反射率讓它看起來更大些。如果事實(shí)確實(shí)如此,那么它完全不會(huì)構(gòu)成威脅。此外,對(duì)它的軌道的進(jìn)一步分析表明,這個(gè)小天體飛越地球時(shí)與地球的距離不會(huì)小于420萬(wàn)千米,即地球到月球之間距離的11倍。于是,2000SG344不再吸引人們的視線,從都靈風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)中被移除了。
不過,潛在的威脅并沒有消除。1994 年,作為美國(guó)太空監(jiān)測(cè)計(jì)劃的一部分,亞利桑那州立大學(xué)斯圖爾特天文臺(tái)的詹姆斯·斯科蒂(James Scotti)記錄了一顆小行星以距地球105 000 千米的距離掠過地球。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看(短期來看也是如此),天文學(xué)研究和統(tǒng)計(jì)分析具有一定的實(shí)際作用。應(yīng)急計(jì)劃得以制定,危機(jī)處理委員會(huì)隨之設(shè)立,人類在這一領(lǐng)域不斷投入經(jīng)費(fèi)。除非在未來10年出現(xiàn)大的撞擊,我們這支“智人”似乎將進(jìn)入一個(gè)進(jìn)化的新時(shí)代。地球現(xiàn)在有了自衛(wèi)的手段,正如好萊塢電影展現(xiàn)的那樣,人類已經(jīng)有了一種以火箭、制導(dǎo)系統(tǒng)和炸藥相結(jié)合的技術(shù),可以炸裂小行星或引導(dǎo)其偏離原定的破壞性軌道。根據(jù)亞利桑那州大學(xué)的湯姆·蓋爾斯(Tom Gahrels)的說法,我們可能還需要一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展以抵御任何強(qiáng)烈的撞擊,“到那個(gè)時(shí)候,在小行星附近制造一場(chǎng)適度的化學(xué)爆炸就足以使其偏離原有軌道。”
如今,人類第一次在曾滅絕過無(wú)數(shù)先輩的災(zāi)難前有了保障自身生存的能力。創(chuàng)造出人類在其中進(jìn)化、生存世界的天體們同樣具有摧毀我們的力量,不過它們也推動(dòng)了人類進(jìn)行相關(guān)的研究。我們應(yīng)該會(huì)有好的運(yùn)氣,我們可以生存下去。
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