天外飛“星”小行星撞地球概率有多大？

李競(jìng)

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員、博士生導(dǎo)師、老科學(xué)家科普演講團(tuán)成員，國際天文學(xué)聯(lián)合會(huì)會(huì)員。曾獲全國科普先進(jìn)個(gè)人獎(jiǎng)（2003），中國科學(xué)院科普先進(jìn)工作者獎(jiǎng)（2004）、北京市海淀區(qū)高新技術(shù)老科技先進(jìn)工作者獎(jiǎng)（2004）、全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)先進(jìn)個(gè)人獎(jiǎng)（2005）、中國科學(xué)院老科協(xié)科普活動(dòng)現(xiàn)今工作者獎(jiǎng)（2006）、中國科普作家協(xié)會(huì)有突出貢獻(xiàn)科普作家獎(jiǎng)（2007）。

隕石坑見證小天體撞地球

記者：盡管地球經(jīng)過幾十億年的滄海桑田變遷，小天體撞地球的證據(jù)已不復(fù)存在，我們也沒有看到這一幕，但是科學(xué)家仍在努力尋找無數(shù)年前小天體撞擊地球留下的痕跡。在地球45億年的歷史上，小天體撞擊地球發(fā)生過多少次？這也許是很多人心中的疑問。

李競(jìng)：實(shí)際上，幾千萬年來，大大小小的隕石在地球的各個(gè)角落留下了點(diǎn)點(diǎn)“傷疤”。如果沒有侵蝕和構(gòu)造活動(dòng)，我們可能會(huì)在地球上看到像月球表面的一番景象。撞擊坑如臉上麻子一般散布在月球表面。在太陽系形成初期，地球不斷遭受小天體大規(guī)模撞擊，當(dāng)時(shí)太陽系內(nèi)行星尚在形成之中，無數(shù)碎片瘋狂地在它們周圍飛馳而過。對(duì)于人類而言幸運(yùn)的是，太陽系內(nèi)的“暴力活動(dòng)”逐漸歸于平靜，小天體撞擊事件發(fā)生的頻率越來越少，間隔的時(shí)間越來越長(zhǎng)。

在地球45 億年的歷史上，比通古斯大爆炸更為慘烈的天體撞擊有很多。據(jù)加拿大新布倫瑞克大學(xué)負(fù)責(zé)維護(hù)的“地球撞擊數(shù)據(jù)庫”顯示，迄今科學(xué)家已在地球上發(fā)現(xiàn)了170多個(gè)撞擊坑，它們分布于世界七大洲以及海底。比如，位于美國亞利桑那州的巴林杰隕石坑就是距今最早地球遭受撞擊的證據(jù)之一，這個(gè)隕石坑是在5萬年前形成的；加拿大魁北克省的曼尼古根隕石坑是地球上最著名的隕石坑；地球上最重量級(jí)隕石坑當(dāng)屬南非維勒德福特隕石坑，號(hào)稱是地球上已知最大的撞擊坑；以及墨西哥尤卡坦半島的“希克蘇魯伯”隕石坑。

在我國，科學(xué)家在我國的海南省白沙縣、吉林、新疆、云南、貴州省息烽縣、內(nèi)蒙古錫林郭勒盟多倫縣等地發(fā)現(xiàn)了隕石坑。

如果不是地質(zhì)活動(dòng)持續(xù)改變地表特征，那么地球上的撞擊坑數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止100多個(gè)。板塊移動(dòng)、造山運(yùn)動(dòng)、火山噴發(fā)和侵蝕不斷沖擊著地球表面，掩蓋了大多數(shù)撞擊坑存在的證據(jù)。像6500 多萬年前導(dǎo)致恐龍和大批生物滅絕的事件，就被認(rèn)為很可能是由于一個(gè)直徑為10 公里的小行星撞擊造成的。由于之前的大撞擊并沒有留下文字記錄，就此而言，通古斯大爆炸的確是唯一有歷史記錄的大撞擊事件。

近地小行星是地球“殺手”

記者：讀者在相關(guān)報(bào)道中看到，有的稱小天體撞地球，有的說是近地小行星撞地球，小天體與小行星的概念有何區(qū)別？

李競(jìng)：小天體的概念比小行星寬泛，小天體包括小行星、彗星和其他流星。近地小行星指的是那些軌道與地球軌道相交的小行星，這類小行星可能會(huì)帶來撞擊地球的危險(xiǎn)。這樣的天體第一不能自己發(fā)光，第二本身的重力使它不能形成一個(gè)正圓，所以小行星不是一個(gè)圓球。現(xiàn)在已發(fā)現(xiàn)的小行星跟尚未發(fā)現(xiàn)的小行星的整個(gè)質(zhì)量之和大概還不到地球質(zhì)量的萬分之五。人們最早發(fā)現(xiàn)的近地小行星愛神星是1898年發(fā)現(xiàn)的。等到1930年1月發(fā)生大沖（它到達(dá)近日點(diǎn)時(shí)與地球、太陽排列成一直線。這時(shí)離地球最近）時(shí)，記錄到它與地球的最近距離為0.17天文單位，約2500萬千米。其實(shí)，現(xiàn)在所說的小行星撞地球主要指近地小行星，它對(duì)地球威脅最大。

記者：目前，根據(jù)現(xiàn)有的觀測(cè)手段，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的小行星有多少顆？小行星撞擊地球的概率到底有多大？

李競(jìng)： 據(jù)有關(guān)資料顯示，1950年記錄在案的小行星有1600顆，最大的直徑有800～1000公里，截至到2008年，記錄在案的小行星高達(dá)74萬顆。大家一定感到疑惑，為什么小行星的數(shù)字在短短的幾十年間發(fā)生了突變？這有兩個(gè)因素：一是社會(huì)背景，1994年，一顆彗星與木星相撞，引起了人類的恐慌，因此成立了小行星國際監(jiān)測(cè)網(wǎng)。另外一個(gè)原因是科技手段的進(jìn)步，比如觀測(cè)設(shè)備的更新，尤其是數(shù)碼相機(jī)的廣泛使用，觀測(cè)者可以很方便地把圖像轉(zhuǎn)換到計(jì)算機(jī)中，這為科學(xué)家監(jiān)測(cè)小行星提供了便利。

大英百科全書最新資料記載，小行星撞地球的概率，體積越小撞擊地球的概率越高，體積越大撞擊地球的概率越小。直徑超過1公里的小行星將每隔數(shù)十萬年和地球相撞一次；引起通古斯大爆炸的小行星，直徑是6公里，這種級(jí)別的小行星撞擊地球的概率是500萬年～1000萬年一次；引起恐龍大滅絕的小天體，直徑是10公里，這種級(jí)別的小行星撞擊的概率是5000萬年～1億年一次，這樣的撞擊將會(huì)引發(fā)滅絕性災(zāi)難。

記者：西方科學(xué)家稱，有史以來發(fā)現(xiàn)的危險(xiǎn)等級(jí)最高的一顆小行星“阿波菲斯”很可能于2036年撞擊地球，釋放出的能量比廣島原子彈爆炸高10萬倍。“阿波菲斯”的危險(xiǎn)等級(jí)在有史以來發(fā)現(xiàn)的小行星中是最高的，它和地球在2036年相撞概率高達(dá)1/37。對(duì)此，中國科學(xué)家提出了質(zhì)疑，您有何評(píng)論？

李競(jìng)：在埃及神話中，“阿波菲斯”是古老的邪惡和毀滅之魔，它的目的是讓整個(gè)世界陷入永久的黑暗。2004年，天文學(xué)家將一顆正從外太空直奔地球而來的小行星命名為“阿波菲斯”，正是因?yàn)檫@顆小行星將對(duì)人類帶來前所未有的災(zāi)難性威脅，我國的科學(xué)家形象地稱這顆行星為“毀神星”。

隨著觀測(cè)資料的不斷積累，推斷出的小行星的運(yùn)動(dòng)軌道才越接近將來的事實(shí)。外國天文學(xué)家目前觀測(cè)到“阿波菲斯”小行星的時(shí)間很短，因此目前獲得的數(shù)據(jù)不足以較為精確地預(yù)測(cè)近30年之后的事。依靠現(xiàn)有有限的觀測(cè)資料就做出上述結(jié)論是不精確的，外國天文學(xué)家應(yīng)慎重發(fā)布類似消息。以人類現(xiàn)有的技術(shù)和手段，阻止小行星撞擊地球的預(yù)警期需要50年。在這個(gè)足夠長(zhǎng)的時(shí)間里，人們要進(jìn)行不斷地研究實(shí)驗(yàn)使技術(shù)逐步完善成熟。從理論上講，人類已有防止小行星撞擊地球的手段。2005年，美國“深度撞擊”實(shí)驗(yàn)的成功，這說明人類已經(jīng)擁有了遠(yuǎn)距離精準(zhǔn)控制航天器的能力。如果將來再發(fā)生小行星和地球相撞的事情，人類將有能力主動(dòng)避免。相信人類的科技將來能夠很好地應(yīng)對(duì)來自天外的不速之客，或者有威脅的客人，將不受歡迎的客人拒之門外。

5套方案應(yīng)對(duì)小行星

記者：目前，有的科學(xué)家提出了一個(gè)大膽設(shè)想：利用核導(dǎo)彈攻擊向地球襲來的物體——就如同好萊塢影星布魯斯·威利斯在《哈米吉多頓》電影中采用的方法一樣，如發(fā)射一個(gè)火箭、一個(gè)導(dǎo)彈，把它炸掉。假如小行星真的要撞向地球，人類是否能夠出色地導(dǎo)演一場(chǎng)“人定勝天”的大片？對(duì)付小行星撞地球，人類有何應(yīng)對(duì)措施呢？

李競(jìng)：2005年，美國的“深度撞擊”撞擊對(duì)象是直徑6公里的彗星“坦普爾1號(hào)”，為人類嘗試改變彗星和小行星的軌道提供了經(jīng)驗(yàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類應(yīng)對(duì)自然災(zāi)害的能力會(huì)越來越強(qiáng)。我們不可以人定勝天，但在減災(zāi)、防災(zāi)方面我們是可以有所作為的，到那個(gè)時(shí)候我們絕對(duì)不會(huì)像恐龍那樣坐以待斃。科學(xué)家提出了對(duì)付小行星撞地球的5套方案，它們分別是用核彈炸毀小行星、用機(jī)械力改變軌道 、改變顏色以改變軌道 、用爆炸法改變軌道、給小行星安“太陽帆”。目前這些理論上的探討，都是在理想狀態(tài)下才能進(jìn)行的，實(shí)際中不能有一點(diǎn)點(diǎn)的誤差存在，難度之高可以想象。總體上這些技術(shù)在理論上雖然都是成立的，但是此種技術(shù)的實(shí)際可行性仍需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。

具體5種方案如下：

方案一：用核彈炸毀小行星

科學(xué)界目前“攔截”小行星的設(shè)想方案大體可以分為兩種，一種是將其炸毀，破壞掉；另一種則是改變它的運(yùn)行軌道。

方案二：用機(jī)械力改變軌道

第一種改變小行星軌道的方法，就是發(fā)射人造天體，將其發(fā)射到太空后，把它調(diào)整到和小天體(或稱小行星)平行，并使兩者的相對(duì)速度為零，然后用機(jī)械推它一下，它就會(huì)改變軌道。

方案三：改變顏色以改變軌道

第二種改變軌道的方法是改變小行星的表面顏色。如果原來小行星是灰的，可以將它變成純黑，物體的顏色可決定吸收熱量的多少。

方案四：用爆炸法改變軌道

用爆炸的方法也可以實(shí)現(xiàn)小行星軌道的改變。對(duì)于組成元素是鐵質(zhì)的、結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)的行星，可以利用導(dǎo)彈或是核裝置對(duì)其進(jìn)行攻擊，理想的狀態(tài)是將它炸成一分為二的兩部分，這樣質(zhì)量就發(fā)生了變化，軌道也就跟著變了。

方案五：給小行星安“太陽帆”

這種方案要在小行星體表面上安裝一臺(tái)大型火箭發(fā)動(dòng)機(jī)，或者一個(gè)“太陽帆”，把行星從地球的軌道上推開。

記者：面對(duì)小行星的威脅，人類會(huì)不會(huì)像恐龍一樣坐以待斃？科學(xué)家給出的答案是“不”。目前，人類采取了哪些行動(dòng)？我國在近地小行星的監(jiān)測(cè)和研究中做了哪些工作？

李競(jìng)：從1980 年以來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，美國和加拿大等國的人們已經(jīng)開始對(duì)可能威脅地球的近地小行星進(jìn)行觀測(cè)。1994 年發(fā)生的彗星碎片撞擊木星事件，進(jìn)一步警示人類預(yù)防近地天體撞擊地球的災(zāi)難。近年來，美、英、法、德、日、俄等國家聯(lián)手建立了近地小行星國際監(jiān)測(cè)網(wǎng)，先后發(fā)現(xiàn)了近千顆具有潛在威脅的近地小行星。中國科學(xué)院也在1999年組建了“近地天體探測(cè)和太陽系動(dòng)力學(xué)研究”團(tuán)組，現(xiàn)已在江蘇省盱眙縣建立了紫金山天文臺(tái)近地天體觀測(cè)基地，近年又成功安裝了1.2特近地天體探測(cè)望遠(yuǎn)鏡，力爭(zhēng)在兩三年內(nèi)成為國際監(jiān)測(cè)網(wǎng)中開展天體碰撞預(yù)報(bào)和空間環(huán)境安全研究的重要臺(tái)站。

全球應(yīng)進(jìn)一步聯(lián)合起來，加大對(duì)小行星的監(jiān)測(cè)力度，一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)地球存在嚴(yán)重威脅的小行星、彗星時(shí)，就立即發(fā)射載有爆炸裝置的火箭或飛船，在小行星的附近引爆以改變其速度和運(yùn)行方向，從而保障地球的安全。

（責(zé)任編輯 鄧愛華）

新聞背景

1908年6月30日，在俄國西伯利亞森林的通古斯河畔，突然爆發(fā)出一聲巨響，巨大的蘑菇云騰空而起，天空出現(xiàn)了強(qiáng)烈的白光，氣溫瞬間灼熱烤人，其破壞力后來估計(jì)相當(dāng)于1000顆原子彈爆炸的威力，周圍2000平方公里被夷為平地，8000萬棵樹毀于一旦。縱然是一天后，火球依舊照亮著周圍地區(qū)，倫敦人甚至能在夜空下看報(bào)紙。究竟是什么原因引起所謂的通古斯爆炸事件，有關(guān)通古斯大爆炸的原因眾說紛紜，通古斯大爆炸的罪魁禍?zhǔn)拙烤故清缧牵€是小行星呢？今年是通古斯大爆炸100周年，通古斯大爆炸再次引起大家關(guān)注。小行星撞擊地球的概率到底有多大？為此，記者采訪了中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究員李競(jìng)，他詳解了其中的奧秘。

恐龍大滅絕

時(shí)間：6500萬年前后，白堊紀(jì)晚期

事件：突然，侏羅紀(jì)以來長(zhǎng)期統(tǒng)治地球的恐龍滅絕了。

又稱：第五次生物大滅絕，第五次物種大滅絕，恐龍大滅絕

距今6500萬年前白堊紀(jì)末期，是地球史上第二大生物大滅絕事件，約75%～80%的物種滅絕。在五次大滅絕中，這一次大滅絕事件最為著名，因長(zhǎng)達(dá)1.6億年之久的恐龍時(shí)代在此終結(jié)而聞名，海洋中的菊石類也一同消失。其最大貢獻(xiàn)在于消滅了地球上處于霸主地位的恐龍及其同類，并為哺乳動(dòng)物及人類的最后登場(chǎng)提供了契機(jī)。