探尋近地小行星的真相

假若你接收一份快遞，7年的等待期肯定讓人不可思議，但如果快遞的包裹來(lái)自一顆小行星，恐怕你會(huì)非常樂(lè)意等吧。2023年9月24日，一個(gè)名為OSIRIS-REX的探測(cè)器向地球扔下了一個(gè)容器，里面裝有這個(gè)小行星探測(cè)器于2020年10月從小行星“貝努”那里收集到的巖石和塵埃。經(jīng)過(guò)３年的返程，又經(jīng)過(guò)灼熱的墜落，這份來(lái)之不易的“快遞包裹”隨著返回艙的平安落地，終于降落到美國(guó)猶他州奧格登附近的希爾空軍基地。

這是人類(lèi)第三次從小行星上取回物質(zhì)樣本了，前兩次是由小行星探測(cè)器“隼鳥(niǎo)號(hào)”和“隼鳥(niǎo)2號(hào)”完成的，它們分別于2005年和2018年從小行星“糸川”和“龍宮”上取回了樣本。但這一次，OSIRIS-REX取回的物質(zhì)樣本比前兩次要多得多。

現(xiàn)在，人們有理由對(duì)這些來(lái)自小行星的碎片充滿(mǎn)期待，因?yàn)樗鼈儼男畔⒖赡苡兄谌藗兲剿魈?yáng)系是由什么物質(zhì)聚集而成的，還可以讓我們了解小行星撞擊地球會(huì)給人類(lèi)帶來(lái)多大的災(zāi)難，甚至可以提供線(xiàn)索以幫助人們弄清科學(xué)史上的一個(gè)最大謎團(tuán)——生命是如何開(kāi)始的？

科學(xué)家猜測(cè)，一些富含碳的小行星有可能為地球帶來(lái)了生命的種子。美國(guó)亞利桑那大學(xué)的行星科學(xué)家但丁·勞雷塔是OSIRIS-REX任務(wù)的負(fù)責(zé)人。他認(rèn)為：“我們要在小行星上尋找蛋白質(zhì)中的氨基酸和核酸之類(lèi)的物質(zhì)，它們是使地球上生命的出現(xiàn)成為可能的遺傳指令的組成部分。”科學(xué)家們知道，在“貝努”這樣的小行星上，你基本上沒(méi)有機(jī)會(huì)發(fā)現(xiàn)任何生命，但從收集到的巖石和塵埃中，人們有可能看到有機(jī)分子是如何在生命出現(xiàn)之前發(fā)生進(jìn)化的。

然而，遠(yuǎn)不止這些。研究人員還在設(shè)想從“貝努”上學(xué)到更多的知識(shí)。例如，小行星碎片可以幫助科學(xué)家們確定是否有些太空巖石是松散和易碎的，以及當(dāng)“貝努”這樣的小行星靠近太陽(yáng)時(shí)，它們會(huì)出現(xiàn)怎樣的情況。有科學(xué)家認(rèn)為，那些由松散物質(zhì)組成的“碎石堆小行星”在靠近太陽(yáng)時(shí)會(huì)發(fā)生分解，因?yàn)槿藗冇^測(cè)到的在太陽(yáng)附近軌道上運(yùn)行的“碎石堆小行星”比預(yù)期的要少。

科學(xué)家們認(rèn)為，研究小行星的組成對(duì)于評(píng)判小行星對(duì)地球會(huì)構(gòu)成怎樣的威脅至關(guān)重要。美國(guó)馬里蘭大學(xué)公園分校的行星科學(xué)家杰西卡·桑森指出：“從原理上講，小行星可以給我們帶來(lái)生命，也可以把生命帶走。從恐龍的遭遇來(lái)看，這件事情的確發(fā)生了。”他為此解釋道：“如果你想消除小行星對(duì)地球的威脅，那么你首先要了解它們的物理特性，因?yàn)樗鼈兊钠茐牧θQ于它們由什么物質(zhì)構(gòu)成，以及如何構(gòu)成。如果它們撞擊了地球，那么物理特性的不同會(huì)導(dǎo)致它們對(duì)地球的傷害也不同。”

靠近另一顆小行星

探測(cè)了“貝努”后，OSIRIS-REX的任務(wù)并沒(méi)有就此結(jié)束，它又向另一顆小行星“阿波菲斯”飛去，只是它又擁有了一個(gè)新名字“OSIRIS-APEX”。

“阿波菲斯”是2004年6月發(fā)現(xiàn)的，這個(gè)稱(chēng)謂原指古埃及神話(huà)中的毀滅之魔，它住在冥界，以蛇的形象現(xiàn)身，每天都試圖在太陽(yáng)神出現(xiàn)時(shí)吃掉它。

“阿波菲斯”圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期是323天，其軌道會(huì)與地球軌道相交，這種情況預(yù)示著“阿波菲斯”撞上地球是有可能的。事實(shí)上，當(dāng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了這顆小行星并計(jì)算了它的軌道后，他們就認(rèn)為，這顆小行星有可能在2029年4月13日撞擊地球。假若2029年的撞擊沒(méi)有發(fā)生，它還會(huì)在2036年再度沖向地球，這一次，它依然有可能撞上地球。

然而，科學(xué)家們對(duì)“阿波菲斯”的進(jìn)一步追蹤表明，這兩次可能發(fā)生的撞擊都不會(huì)真的發(fā)生，但那時(shí)“阿波菲斯”會(huì)無(wú)限接近地球，這給科學(xué)家們研究這顆危險(xiǎn)的小行星提供了很好的機(jī)會(huì)，也正是科學(xué)家們安排OSIRIS-APEX于2029年4月近距離探測(cè)“阿波菲斯”的重要原因。屆時(shí)，OSIRIS-APEX將有18個(gè)月的時(shí)間對(duì)這顆直徑為350米的小行星進(jìn)行近距離的研究，它還將在非常靠近“阿波菲斯”的時(shí)候，利用推進(jìn)器的噴射力沖走“阿波菲斯”表面的碎石，以便將它的亞表面物質(zhì)暴露出來(lái)，從而對(duì)其組成進(jìn)行更深入的觀測(cè)。

其實(shí)，對(duì)于小行星的物質(zhì)組成，此前的研究已經(jīng)使人類(lèi)有了一些大致的了解，因?yàn)樾⌒行巧系奈镔|(zhì)有一些也曾經(jīng)隕落在了地球上，科學(xué)家們用光譜分析的方法研究過(guò)它們。現(xiàn)在我們知道，有些小行星是金屬的，它們來(lái)自古老行星的核，這些古老的行星在很久以前被撞碎之后，其熔化的金屬核便四散噴射開(kāi)來(lái)，然后凝結(jié)成金屬小行星。但更多的小行星是石頭的，它們的成分是硅酸鹽，類(lèi)同于我們地球上的巖石。還有一些小行星富含碳和有機(jī)化合物，它們也許只是一些松散的碎塊，它們可能被不斷地撞碎，然后又聚集在一起。

科學(xué)家們認(rèn)為，只有對(duì)不同的小行星有了足夠深入的認(rèn)識(shí)，且找到不同的應(yīng)對(duì)方法，人類(lèi)才有可能有效地防范小行星對(duì)地球的撞擊，這也正是科學(xué)家們熱衷于探索小行星的重要原因。

應(yīng)對(duì)小行星撞擊的幾種辦法

在太陽(yáng)系中，小行星主要分布在位于火星和木星軌道之間的小行星帶中。通常情況下，它們都在這個(gè)小行星帶里活動(dòng)，但有時(shí)候，它們中的一些會(huì)因外力的擾動(dòng)而改變軌道運(yùn)行到靠近地球的位置，人們稱(chēng)這種小行星為“近地小行星”。有些近地小行星的軌道和地球軌道相交或距離地球軌道非常近，它們被認(rèn)為是 “有潛在危險(xiǎn)的近地小行星”。上文所提及的“貝努”和“阿波菲斯”都是這樣的天體。

其實(shí)，“貝努”和“阿波菲斯”并不是僅有的讓我們感到擔(dān)憂(yōu)的近地小行星，它們只是眾多“存在潛在危險(xiǎn)的近地小行星”中的兩顆而已。那么，要防范這些小行星對(duì)地球的潛在威脅，人們目前有什么應(yīng)對(duì)策略呢？

一個(gè)簡(jiǎn)單的辦法是用核彈頭摧毀飛臨地球的小行星，但這樣做存在很大的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)楸粨羲榈男⌒行强赡芘c一顆完整的小行星同樣可怕，甚至更為可怕。因此，人們?cè)O(shè)想不直接擊中小行星，而是讓核爆炸在小行星旁發(fā)生，這樣一來(lái)，沖擊波就可以將小行星推開(kāi)了。同時(shí)，人們還設(shè)想在小行星上安裝引擎，從而將小行星從危險(xiǎn)的軌道上推開(kāi)。還有一個(gè)辦法叫作“引力拖船”，就是將一艘核動(dòng)力飛船發(fā)射到小行星旁邊，由于這艘飛船非常重，它便對(duì)小行星產(chǎn)生一股微小的引力。這股引力雖然小，但日積月累便會(huì)產(chǎn)生以小引大的效果，最終迫使小行星漸漸離開(kāi)會(huì)與地球撞擊的軌道。

當(dāng)然，所有這些辦法還只是初步的設(shè)想，需要進(jìn)一步的探索和驗(yàn)證才可以實(shí)施。

探索近地小行星的“中國(guó)智慧”

我國(guó)用太空探測(cè)器探索近地小行星雖然起步較晚，但起點(diǎn)不低。2012年12月13日，我國(guó)的月球探測(cè)器“嫦娥二號(hào)”在完成了預(yù)定的月球探測(cè)任務(wù)后飛到了一顆名為“圖塔蒂斯”的近地小行星L0SyMrzo/rz2nUt3SPbZkg==附近。“圖塔蒂斯”第一次被發(fā)現(xiàn)是在1934年2月10日，但不久后它便逃離了人們的視線(xiàn)，直到1989年才由一位法國(guó)天文學(xué)家再次發(fā)現(xiàn)。

“圖塔蒂斯”每4年就會(huì)靠近地球一次。2004年9月29日，它距離地球不到160萬(wàn)千米，相當(dāng)于地球和月亮之間距離的4倍，在太空中，這個(gè)距離非常小。

臨近“圖塔蒂斯”后，“嫦娥二號(hào)”月球探測(cè)器一點(diǎn)點(diǎn)地接近，并拍下了清晰的照片。這時(shí)，人們才清楚地目睹了這顆小行星的外形：它長(zhǎng)得既像一塊生姜，又像一粒花生。

“圖塔蒂斯”由硅酸鹽構(gòu)成，明顯有一大一小兩個(gè)部分，表面粗糙，布滿(mǎn)大大小小的隕石坑。人們推測(cè)，它的內(nèi)部一定包含大量撞擊留下的碎石。

“嫦娥二號(hào)”飛臨“圖塔蒂斯”是人類(lèi)首次實(shí)現(xiàn)對(duì)這顆小行星的探測(cè)。此前只有美國(guó)、歐空局和日本用太空探測(cè)器近距離探測(cè)了小行星 。

2023年4月，我國(guó)提出了一個(gè)實(shí)施近地小行星防御的發(fā)展藍(lán)圖，計(jì)劃在2030年實(shí)現(xiàn)一次對(duì)小行星的動(dòng)能撞擊實(shí)驗(yàn)，在2030至2035年間對(duì)小行星實(shí)現(xiàn)推離偏轉(zhuǎn)，在2045年前初步具備針對(duì)小行星的軌道控制能力。具體地說(shuō)，我國(guó)科學(xué)家將對(duì)一顆數(shù)千萬(wàn)千米之外的小行星實(shí)施動(dòng)能撞擊，使其改變運(yùn)行軌道，并在軌開(kāi)展撞擊效果評(píng)估，實(shí)現(xiàn)“撞得準(zhǔn)，推得動(dòng)，測(cè)得出，說(shuō)得清”的目標(biāo)。

據(jù)科學(xué)家介紹，假如要改變一個(gè)直徑30米左右的小行星的運(yùn)行軌道，人們可以發(fā)射兩個(gè)航天器，其中一個(gè)對(duì)小行星進(jìn)行探測(cè)，把小行星的情況弄清楚；另一個(gè)是撞擊器，撞擊器將按照科學(xué)家的指令對(duì)小行星進(jìn)行撞擊。撞擊后，小行星的軌道有可能改變3～5厘米。隨著時(shí)間的推移，它就會(huì)慢慢地偏離原來(lái)的軌道。

為了應(yīng)對(duì)小行星的威脅，我國(guó)還將建設(shè)一個(gè)名為“中國(guó)復(fù)眼”的大規(guī)模分布孔徑深空探測(cè)雷達(dá)。“中國(guó)復(fù)眼”由25部30米孔徑雷達(dá)組成，能對(duì)千萬(wàn)千米外的小行星進(jìn)行探測(cè)和成像。這個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃于2025年建成，它將為人類(lèi)防范外太空小行星撞擊風(fēng)險(xiǎn)提供強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

探索小行星，尤其是近地小行星，并防范它們撞擊地球是全人類(lèi)共同的責(zé)任。隨著國(guó)力尤其是科技實(shí)力的日益增強(qiáng)，我國(guó)必將在小行星探測(cè)和研究領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。