小行星呼嘯而來

文 _ Nigel Henbest Shea 編譯

小行星呼嘯而來

文 _ Nigel Henbest Shea 編譯

2013年2月15日，一顆直徑45米的小行星從同步衛星軌道之內與地球擦肩而過。如果真有一顆流浪的小行星徑直沖我們而來，我們能夠避免恐龍滅絕那樣的滅頂之災嗎？

好萊塢災難片的情節其實很容易上演。2012年2月，一位名叫杰米·諾曼的年輕牙科醫生在沿著西班牙地中海沿岸航行時，通過筆記本電腦從600公里外的一座天文臺獲得了觀測圖像。突然，他發現有一個光點正在牧夫座中飛速穿行。

他立刻知會了位于美國馬薩諸塞州劍橋市的MPC小行星中心，那里負責收集有關小行星和彗星的信息。世界各地的望遠鏡迅速采取行動，測量這顆新小行星的軌道，結果令人驚訝：小行星2012 DA14差一點就撞上地球。

2013年2月15日（北京時間2月16日），這塊游蕩的石頭從我們頭頂僅2.5萬公里的高度掠過。

美國航空航天局近地天體辦公室主任唐·約曼斯說：“我已經不會輕易再對飛來的近地小行星感到驚訝了，但這一次卻會創下如此大小的已知小行星靠近地球的最近距離紀錄。”

通過短暫的觀測，天文學家估計2012 DA14直徑約為45米，與1908年在西伯利亞無人居住的通古斯地區上空爆炸的天體大小相當—那場爆炸夷平了方圓2000平方公里內的8000萬棵樹木。盡管2012 DA14不會撞擊地球，但這次“親密接觸”提出了許多重要的問題：我們真的能夠事先發現下一顆撞向地球的殺手小行星嗎？如果可以，又如何去應對？

重要力量

2012 DA14的發現讓人大跌眼鏡，因為這是由業余天文愛好者發現的。他們的天文臺位于西班牙格拉納達附近薩格拉的黑暗群山中，由3臺配備了標準攝像頭的小望遠鏡構成。像諾曼的團隊這樣有熱情、懂技術的天文愛好者隊伍，對于發現小行星而言是至關重要的。諾曼的團隊每年大約發現15顆近地天體（NEO），數量雖少卻至關重要。

“就算是大型巡天項目也無法在所有時段覆蓋整個天空，而目前的業余級天文設備已經可以與15年到20年前最好的專業設備相媲美了。”卡特琳娜巡天項目主管史蒂夫·拉爾森說。作為世界上最“高產”的小行星獵手，拉爾森的團隊利用位于美國亞利桑那州的兩臺望遠鏡和澳大利亞賽丁泉的一臺望遠鏡，已經發現了超過4200顆近地天體。

卡特琳娜巡天項目的一項發現彰顯了小行星搜尋的價值所在。2008年，它發出了有史以來第一份小行星撞擊預報—一塊卡車大小的太空巨石即將撞擊地球。這顆小行星名叫2008 TC3，預計會在一天之內撞擊蘇丹北部。天文學家向美國五角大樓甚至白宮都發出了預警。就在預定撞擊的時刻，一名航班飛行員在蘇丹上空看到了火球，這是小行星闖入地球大氣層時發生的爆炸，當量相當于1000噸TNT。幾個月后，科學家找到了一批散落在沙漠里的新隕石—相當于完成了一次近地天體的“采樣返回任務”。拉爾森說：“2008 TC3是我們最令人興奮的發現。”

然而，天空中仍有一片區域無法被很好地監測。對于地處北半球的望遠鏡來說，南極上方的那片天空永遠不會升起到地平線之上，因此就算是口徑已經升級到前任望遠鏡兩倍的全景巡天望遠鏡及快速反應系統，對此也無能為力。澳大利亞庫納巴拉布蘭附近的賽丁泉望遠鏡，是能夠發現從最南側天空飛來的危險小行星的唯一專業工具，但卡特琳娜項目在2012年年中削減了它的經費，只有一位天文學家羅伯·麥克諾特仍在那里堅守。2012年9月，當麥克諾特前往英國訪問時，賽丁泉巡天關閉了整整一個月，在我們的監測中留下了一個徹徹底底的盲點。

巡天項目中的這一漏洞，將在未來幾年內得到彌補—大型綜合巡天望遠鏡（LSST）將在智利的帕瓊山上建成。這臺直徑8.3米的望遠鏡，擁有世界上最大的鏡面之一。與目前最先進的Pan-STARRS相比，它能發現個頭更小的小行星。作為獨樹一幟的大型巡天望遠鏡，LSST將掃描天空，識別出最暗弱的天體，不論它是在太陽系內，還是在遙遠的宇宙邊緣。

“與現有的巡天項目相比，LSST能把未知小行星意外撞擊地球的風險降低到目前水平的1/10甚至1/100。”LSST主管托尼·泰森預期。這臺望遠鏡預計將于2019年進行首次觀測，隨后展開歷時10年的近地天體巡天。

這確實是好事一樁，但是在太空搜尋小行星會更好。地球上的望遠鏡只能在夜間尋找小行星，它們的巡天范圍被限制在了遠離太陽的區域，因而看不到任何從地球軌道內側飛來的危險小行星。更重要的是，在可見光波段因為太暗而無法看見的小個頭小行星，在紅外波段中卻會在寒冷、黑暗的太空背景中發出明亮的光芒—但是地球大氣層會阻擋絕大部分紅外線。這正是一家私人機構計劃建造并發射一架名為“哨兵”的空間望遠鏡去搜尋小行星的原因所在。

小卻危險

如果能夠籌集到資金，“哨兵”會在2018年前后發射，將在金星附近繞太陽公轉。“在搜尋更小但是仍然危險的小行星方面，它的效率將會高出許多。”航天飛機及國際空間站任務資深專家、退役宇航員盧杰說。

他和阿波羅9號宇航員拉塞爾·施威卡特及美國普林斯頓高等研究所的皮埃特·哈特（正是他最先提出了宇宙撞擊會導致地球上生物大滅絕這一觀點）共同成立了B612基金會，目的是通過私人捐款籌措“哨兵”所需的4億美元資金。

如果B612可以保證資金充足，“哨兵”將成為發現近地天體的最佳途徑，而且對于它所發現的天體，還能更準確地估算它們的大小。對于小行星而言，大小決定了一切。直徑約為10千米的小行星曾經導致恐龍從地球上滅絕；任何大小超過1公里的小行星都會導致一場全球性災難。

“幸運的是，得益于近地天體獵手們的出色工作，最大的近地小行星中約有94%已經被我們發現。”約曼斯說，“它們中沒有一顆會在未來100年內對我們構成威脅。”

因此，目前的重點是那些能夠摧毀撞擊地點整片區域的天體。這些具有潛在威脅的小行星直徑都大于140米。拉爾森說，目前只發現了1350顆具有潛在威脅的小行星，而總數估計有3萬顆。

至于更小的通古斯級別的天體，我們明確知道軌道的大約只占總數的1%。如果成功的話，“哨兵”將發現它們中的半數以上，并在撞擊發生前好幾年甚至好幾十年就能夠發出預警。這樣的話，我們該如何來保護自己呢？

一切都取決于我們有多少預警時間。拉爾森說：“預警時間越長，避免小行星撞擊地球所需的方式就越溫和。”

盧杰說，最好的辦法是采用一系列的偏轉機動：先來一次大規模的撞擊，再用小推力來微調小行星的軌跡。這樣的“動能撞擊”已有先例可循。2005年，美國航空航天局的“深度撞擊”任務就曾用一大塊銅重擊過坦普爾1號彗星，不過目的只是為了弄清楚彗星的物質構成。

歐洲航天局正在籌劃一個類似的項目，打算前往65803號小行星Didymos，這是一對近地小行星中個頭較大的那顆。這個項目名為“小行星撞擊和偏轉評估”，預計2020年前后發射升空，將攜帶一枚撞擊器撞擊那顆直徑800米的小行星，第二艘飛船將觀察撞擊的結果。

對于次級偏轉，盧杰推薦使用引力牽引機。用他的話來說，這種飛船用現有的技術就可以建造。在這種情形下，飛船必須非常靠近小行星，讓它們能夠感受到彼此的引力。飛船上的火箭輕輕地將它推離這顆小行星，相互之間的引力束縛則會牽引著小行星移出構成威脅的軌道，就像被繩子牽住脖子的狗一樣。

如果我們將要面對的不是一場全球性災難，而是一場通古斯那樣的空中爆炸，那么就連偏轉小行星或許都沒有必要。“一顆直徑40米左右的天體必須飛經人口稠密地區上空，才會引起足夠的擔心。”約曼斯說，“決策者將決定到底是偏轉它（如果還有時間的話），還是讓它撞（極有可能撞進海里或者無人區而不造成傷亡），以及是否要疏散受到威脅的地區的人們。”此時，應對小行星撞擊就會變得更像是我們熟悉的減災領域，就像如何應對颶風、地震或者火山噴發的預警。

核爆小行星

我們會不會仍有可能被某個大家伙，比如從太陽系外圍秘而不宣飛快闖入的一顆彗星打個措手不及呢？

美國航空航天局還為全球性威脅準備好了應急計劃，類似于布魯斯·威利斯的那部電影：用核武器把有可能滅絕人類的小行星炸掉。美國愛荷華州立大學的魏邦說：“對于這種最后關頭的應急任務，沒有10年到20年的預警時間，使用核爆炸裝置摧毀小行星是唯一技術上和經濟上都可行的方案。”魏邦的小行星偏轉研究中心正在為美國航空航天局設計一枚能將危險的小行星或彗星摧毀的核導彈。

人們總有一種擔心，認為這樣的爆炸造成的破壞可能跟原來的天體可能造成的破壞一樣大。但魏邦說，爆炸會瓦解和粉碎小行星，只有不到0.1%的碎片最終會撞上地球。