狩獵小行星

劉茜

你喜歡觀測嗎？你想發現屬于自己的小行星嗎？對普通的天文愛好者來說，觀測不是問題，難點在于辨認自己拍到的小行星究竟是哪一顆。

今年3月，美國國家航空航天局（NASA）發起了“小行星數據獵手”（Asteroid Data Hunter）行動，任何一個有機會使用望遠鏡觀測的愛好者，只要下載運行“小行星數據獵手”軟件，以天文圖像的專用格式（.FITS格式）上傳自己拍攝的照片，就能幫助識別這些夜空中的微弱光點，成為一名“小行星獵手”。它是“小行星大作戰”（Asteroid Grand Challenge）項目的一部分，這個項目旨在讓所有天文愛好者都能參與到地球保衛戰中來。

這是一次天文觀測的“眾包”活動，幾乎沒有任何門檻限制，只要有一臺望遠鏡、一臺能上網的電腦，就可以參與其中。這不由讓人想起了另一個類似的項目，旨在搜尋外星信號的“SETI@home”（“在家搜尋地外文明”計劃），它是一個利用家用電腦空閑時間來進行數據運算的桌面程序，讓全球的幾百萬臺家用計算機加入到對專業望遠鏡觀測數據的分析當中，群策群力，為搜尋地外文明的行動盡一分自己的力量。

就目前而言，兩者的區別是，對地外文明的搜尋只是為了滿足我們的好奇心，而對小行星的搜尋則是跟地球人性命攸關的大事。因為那些悠游于空間中、和地球這個龐然大物相比尺寸不值一提的小小天體，其實暗藏殺機，而其中的一些佼佼者，更是具備了毀滅地球文明的能力。

地球歷史上確實經歷過這樣的巨變。一代地球霸主在小行星撞擊帶來的巨變中淡出歷史舞臺，只剩下一支弱小的后裔—6500萬年前，曾經雄霸一時的恐龍在短時間內銷聲匿跡，只有個頭最小、需要食物最少的一支殘存下來，演化為如今的鳥類。6500萬年前的那顆小行星直徑超過10千米，在如今墨西哥境內的尤卡坦半島留下了一個直徑180千米的巨大撞擊坑。科學家估計，撞擊當時產生的能量相當于200萬顆氫彈爆炸的能量，掀起了幾十米乃至上百米高的海嘯。如果同樣的撞擊在今天發生，人類文明無疑將會損失慘重，進入難熬的漫漫長夜，甚至可能遭到滅絕。

即便是小得多的小行星撞擊地球，如果發生在人們聚居的地區，也會造成嚴重的傷害。因此，我們確實有必要嚴密關注那些接近地球的小行星，盡量迅速而精確地判斷出它們的大小和軌道，以便在真正的危險來臨前做出及時的反應。

什么樣的小行星對地球具有潛在的威脅呢？目前天文學家使用的標準是：直徑100～150米以上，并且和地球的最近距離小于0.05個天文單位（大約750萬千米，相當于地月距離的20倍）。也就是說，塊頭足夠大、一旦撞上了會造成足夠的傷害，同時距離足夠近、近到有可能發生碰撞—小行星的質量很小，軌道容易被大天體的引力改變，在和地球擦肩而過的時候，有可能因為地球的引力而“飛蛾撲火”。這樣的“潛在威脅小行星”（PHAs）目前發現了1500多顆，根據“近地天體廣域紅外巡天探測器”（NEOWISE）的數據，估計總數可能達到3200～6200顆之多。

在這些危險分子中，確實有一些曾經給我們帶來恐慌。比如小行星“杜恩岱”（Duende，這個名字是伊比利亞民間傳說里的一種小妖精），也就是當年的小行星2012 DA14，在2013年2月16日以僅僅2.5萬千米的距離和地球擦肩而過。要知道，2.5萬千米的高度已經比同步通信衛星還要近，雖然天文學家判斷它撞擊地球的可能性接近于零，但它還是在公眾中引發了緊張的情緒。

巧合的是，也正好在同一天，另一顆小行星在俄羅斯的烏拉爾地區變成了一顆比太陽還要明亮的火流星，隨后在空中爆炸。幸好它的直徑只有15米。除了爆炸震壞的玻璃讓一千多人受傷、讓全市居民暴露在西伯利亞的嚴寒中之外，并沒造成太大傷害，也算是不幸中的萬幸。

話說回來，對絕大多數的近地小行星，我們都不用太過緊張。一方面，小行星這東西，小個子比大個子多得多。它們的直徑大小和與地球撞擊的可能性都遵循所謂的“冪律分布”：直徑每大一個數量級，小行星的數量和撞擊概率就降低兩個數量級。對地球來說，直徑100米的小行星撞擊大約每一萬年出現一次，直徑1千米的小行星撞擊大約每100萬年出現一次，而造成恐龍滅絕的那種小行星撞擊，大約每1億年才會出現一次。來到地球的小行星絕大多數都非常小，感謝濃厚的地球大氣，讓它們都在天空中變成了明亮的流星，對地面造成的危害不大。

另一方面，要是接近地球的危險分子大小超過了警戒線，很快就會被小行星獵手們發現，而且危險分子的個頭越大，發現得一定也越早。“追捕小行星”是天文愛好者們的最愛，小行星和彗星都是不需要大型望遠鏡就能觀察的天體（雖然要確定它們的大小和形狀就必須靠雷達和空間飛行器），分布在全球的職業和業余天文學家們可以對這顆小行星進行全天候的接力觀測，完全可以提前一段時間預報出爆炸產生的時間和地點。只要撞擊時間不是特別緊迫、范圍不是特別巨大，都能有一定的疏散和應對空間。

在2008年10月7日，就發生過這么一次被準確預報的撞擊。當時那顆叫2008 TC3的小行星，因為直徑只有2～5米，直到撞擊前19個小時才被第一次發現。隨后，全世界的注意力都轉向了它，對它的觀測數據從世界各地雪片般飛來，光是NASA就接收到了26個天文臺、570次個人的報告。歷史上頭一回，一顆小行星在闖入地球大氣之前就被判斷出了運行軌跡，并且預報的時間精確到秒。最后，這顆小行星在蘇丹杳無人煙的沙漠上空爆炸，沒有造成任何傷害，但如果這里有人居住，提前幾個小時也能進行疏散，躲過傷害。

這是一次群策群力的勝利，也是小天體觀測的傳統。在這種需要連續不斷搜尋整片天區的枯燥行動中，業余天文學家能夠做出不亞于職業天文學家的貢獻，這也正是“小行星數據獵手”計劃的可行性基礎。

除了在地面的觀察和預報之外，對小行星自身的研究其實也是非常重要的一環。

除了采樣之外，美國宇航局還有另一項石破天驚的打算：他們準備真的捕獲一顆小行星。這里的“捕獲”指的是字面意義，抓住一顆小行星，慢慢改變它的軌道，最終讓它圍繞月球運行，以便進行載人探測。這個替月亮“搶親”的計劃是在2012年4月提出的，如今已經選定了獵物：小行星2011 MD。它是一顆直徑約6米、質量500噸左右的近地小行星。行動預計將在2020年代進行。為了完成這次史無前例的“狩獵”，人們需要準備好空前強大的飛船、更加先進的推進系統、還有訓練有素的宇航員和強壯又靈巧的機械臂。

為什么要探測小行星？

一方面，小行星是太陽系里的“活化石”，它們還保持著太陽系早期的狀態，可以為我們提供關于太陽系演化和生命起源的古老線索；另一方面，研究小行星的結構也能幫助我們處理那些可能威脅到地球的小行星。

大量的小行星并不是牢不可破的巖石，而是松散地聚集在一起的碎石堆，密度只相當于水的兩三倍。對付這種本身早已碎裂的小行星，肯定比對付鐵板一塊的結實家伙要容易。要是把算盤打得再精一點，富含金屬的M型小行星有高質量的鐵和鎳，還有其他各種金屬，是優質的礦石；含碳的C型小行星表面不但有與生命相關的多種分子，還含有大量的水，是未來的空間旅途中重要的水源。所以，最近這些年，世界各國已經或將要進行一系列的小行星探測行動。

首先是日本的隼鳥號，達成了人類歷史上首次從小行星表面取樣歸來的成就。它飛越了茫茫60億千米的距離，往返花費了7年的時間。

在小行星表面取樣是件非常困難的事，因為這里沒有大氣、重力非常微弱，地質狀況又格外復雜，無論是撞擊、鉆探還是其他方式，都很難把到處擴散的物質收集起來。隼鳥號采用的辦法是一頭撞擊到小行星“糸川”上，用一個喇叭狀的收集器采集飛散的微塵。采樣的結果直到隼鳥號成功返回地球才揭曉：雖然只收集到了1500個直徑大約1微米的微粒，但這個前所未有的成就還是鼓舞了人們。作為后續的隼鳥2號也已經在去年12月發射升空，預計將在2018年抵達目標小行星162173，2020年返航。

2012年，我國的嫦娥二號在距離地球約700萬千米的地方近距離掠過小行星“伊卡洛斯”，讓中國成為繼美國、歐空局和日本之后第四個近距離探測小行星的國家或組織。美國計劃在明年啟動的奧西里斯-雷克斯項目，也準備前往小行星“貝努”進行采樣。

或許，一個真正從物理上而不是數據上狩獵小行星的時代正在我們眼前開啟，人類不但監測、預警和探測小行星，最終還要控制和利用它們。