
2015年4月13日,國際天文學聯合會小行星中心(MPC)一如往常地記錄了數百顆新發現的小行星。該中心共有六名工作人員,專門負責此類問題。不過,一顆被該中心命名為“2015 PDC”的小行星有些與眾不同。
2015 PDC的運行軌道接近地球運行軌道,當發現此類情況時,MPC會進行各種計算,以確定該小行星是否構成威脅。由于對遠距離小塊石頭的觀察不可能完全準確,此類計算會給出小行星可能處于的“軌道區間”。而相關計算顯示,2022年9月3日,地球將穿過2015PDC可能處于的“軌道區間”。兩者可能相撞。
該情況本身還不是太令人擔憂。之前也出現過新發現的小行星很可能撞上地球的情況;但進一步觀察或者對小行星軌道更精確的分析,往往排除了上述情況。到目前為止,唯一的例外是小行星2008 TC3,其寬度僅4米(約合13英尺);2008年,2008 TC3被發現后沒幾天就在高層大氣層爆炸,對絕大多數人來說,此事根本無關緊要,只有隕石獵人們匆匆趕赴蘇丹尋找墜落到地面的小行星殘骸。
隨著對2015PDC軌道的了解增加,它在2022年9月3日當天可能所在的軌道區間被縮小。但其仍然與地球軌道重合。到2015年6月,兩者相撞的概率已上升到1%,成為天文學家見過的最具威脅的小行星。同年9月,美國、歐洲、俄羅斯以及中國政府已經開始致力于通過撞擊改變該小行星軌道的太空任務。重量僅數噸的航天器,即便是以每秒10公里(約合6英里)以上的速度撞擊重達10億噸的小行星,也只能使后者的軌道產生微小變化。
但只要及早行動,微小變化就能堪堪化解一次世界范圍內都可感知的撞擊。而2015PDC看似會造成這樣的撞擊。早期估算顯示,2015PDC的直徑介于140米與400米之間。然而,即便其直徑只有140米,當其以每秒11公里的速度撞擊地球,所釋放的能量將相當于數百枚大型核彈頭同時引爆。而假如其直徑為400米,撞擊時釋放的能量將相當于數千枚大型核彈頭同時引爆。
2015年底前一段時間,太陽運行到地球和2015PDC之間,期間無法進一步觀測2015PDC。而待到次年能繼續觀察2015PDC時,撞擊已經無可避免。不確定的只是撞擊的具體地點。風險區域在地球上形成一個大圓弧形,始于熱帶太平洋地區,向西北方向延伸包括菲律賓以及整個中國南海,還包括從越南到伊朗的亞洲地區。其軌道穿過世界很大一部分人口以及三個特大城市——達卡、新德里以及德黑蘭。你可能很難想象出比2015PDC更具威脅的小行星了。
設想出來的可怕威脅
其實,2015PDC這顆小行星之所以這么有威脅,是因為JPL實驗室小行星專家保羅·卓達斯運用了大量自己的想象。JPL實驗室負責美國宇航局絕大部分行星科學事務。卓達斯與幾個同事創造了這顆小行星及其軌道,作為今年4月在弗拉斯卡蒂舉行的行星防御會議上討論的情景。在分享技術論文的間歇期間,該情景在五天的時間里逐漸展開,與會者被選派來設想世界領袖、媒體以及公眾對此事件的反應。他們的討論深刻揭示了小行星帶來的威脅的本質,以及真實的威脅可能引發的反應——該反應可能雪上加霜,導致危險變大。
與前往太陽系其他部分的所有飛行任務一樣,瞄準2015 PDC的攔截器也只能在由前者的軌道所決定的特定時間起飛。所有攔截器必須在2019年8月下旬起飛,才能在2020年3月初,也就是撞擊日前900天抵達2015 PDC。原本提議的最大的攔截器半途而廢,因為火箭未能按期準備就緒。不過,剩下的6架飛船——美國3架,中俄兩國以及歐洲各1架——所提供的動能足夠使2015 PDC的運行速度發生每秒2厘米的改變,這就可以阻止2015 PDC于2022年與地球相撞。
除了在角色扮演中代表印度的華盛頓特區科學技術政策研究所的巴雅·拉爾外,少有人探討幾個航天強國的攔截行動是否是個好主意。截至2019年8月,可能的撞擊地點已縮小到從菲律賓經中國南海到越南的弧形地帶。假如在南海中間發生撞擊,生活在海岸線附近的8000萬人口——其中近半數在中國境內——可能遭到海嘯般巨浪的襲擊。損失可能是巨大的,但不同于大多數自然災害引發的風險,上述撞擊的時間可提前數年得知,而且能精確到1小時之內,其影響也可以模擬。人們可在較大型城市前建設防波堤,完善撤離計劃,關閉可能遭遇海浪襲擊的核電廠,并在關鍵幾周里將受影響人口安置到別處,或干脆將人口遷移。
其中很大一部分工作反正是要進行的,因為要應對全球變暖可能帶來的海平面上升;2015 PDC不過是使人們加快了步伐。所投資的數千億美元將與災后支出一樣提升國內生產總值。但這種可能性——在會上被稱為“承受撞擊”——被忽視了。
呀,撞上啦!
忽視這種可能性真是遺憾,因為在卓達斯博士設想的情況下,攔截行動失敗了。2015 PDC沒有被安全地輕推入新軌道,而是被劈成了兩半。較大那一半受到了足夠的推力,不再對地球構成迫在眉睫的威脅;但較小那一半仍位于撞擊軌道上,而且現在其軌道有了新的不確定性。由于太空攔截行動,本來一直在縮短的軌道區間被拉長,越南和德黑蘭之間原本被排除了風險的地區,再次面臨風險。而攔截器的發射地大多位于歐洲、美國、俄羅斯等不存在任何直接風險的地區。印度開始進行一項任務,試圖在這小半塊2015 PDC接近地球時使用核彈頭將其炸成碎片——但此舉有可能只會再度改變其撞擊點。
扮演中國代表的人則警告稱,希望否決任何此類任務;如果中國不贊成進行此類任務的方式,那么中國就覺得有理由使用反衛星武器,在印度火箭發射后立即將其擊落。曾經排除了風險的伊朗強烈譴責美國——很難說伊朗說的沒有道理。曾深入思考在此類情況下適用太空法的奧地利律師漢內斯·邁耶提出,通過改變2015 PDC的軌道,參與攔截行動的國家可能使2015 PDC的法律地位從無人負責的“天體”變成了“太空物體”,并應對其造成的任何損害承擔責任。
情景演示的最后,距離小行星在達卡上空爆炸僅數天之遙,其威力將相當于1000顆廣島原子彈,2000多萬人被疏散,其責任著實不小。印度孤注一擲發射核彈頭攔截的問題以及中國的擔憂,因超出上述情景的范疇未予討論。然而,在現實世界中,置原本幸免于難者于險境的失敗攔截將是一個嚴重的問題,在某些情況下甚至可能引發戰爭。
曾有更大的小行星撞上地球,并造成巨大損害。切薩皮克灣下有一個90公里的隕石坑,見證了3500萬年前的一次撞擊,而尤卡坦一個180公里的隕石坑,則是導致恐龍滅絕的小行星撞擊地球時留下的。但是,在實踐中,天文學家們相信,他們通過晝夜觀測,發現了幾乎所有穿越地球軌道的寬度超過1公里的小行星,其中沒有哪顆小行星會在未來數百年內形成威脅。在未來數十年,日益徹底的調查可能意味著寬度僅100米左右的小行星也盡在天文學家們的掌握中。
更重要的是,平均而言,寬度250米的小行星(2015 PCD一分為二前的尺寸)撞擊地球是5萬年一遇的事件。因此,在弗拉斯卡蒂演示的情景,是極小概率事件。僅提前七年預見到這樣的撞擊更不可能。在時間充足的情況下,將有可能使用更溫和的方法,來試圖調整小行星的軌道。
不過,在某些時候,足以造成真正破壞的小行星——比如1908年在西伯利亞上空爆炸的寬50米的小行星,其威力相當于人類測試過的最大核武器——將在撞向地球的途中被發現。統計數據顯示,此類天外來客大約百年一遇。屆時,世界各國將不得不決定應對之策。
以技術性手段將小行星移走的做法將對部分國家具有吸引力;假如時間充足且撞擊地點極具價值,上述嘗試可能是明智之舉。但是,在2015 PDC撞擊地球這個假想的情景中,原本很可能度過的災難——雖然要付出巨大代價——但由于人為因素以一座特大城市被摧毀告終,這其中的教訓應該令各國三思而后行。