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中国新闻周刊:面临小行星撞击威胁 地球安全吗?

2005年09月19日 13:42

(声明：刊用中国《新闻周刊》稿件务经书面授权)

地球安全吗？小行星和地球相撞是必然要发生的，但在未来，人类将有能力防卫。

经过近一年时间的反复观察，美国一个研究小组最终确定，99942号小行星阿波菲斯(Apophis，即原来命名的2004 MN4)将在2029年近距离擦过地球。一颗同等大小的小行星如此靠近地球，这种几率平均超过1000年才会出现一次。

几个月前，当科学家初步计算这颗小行星的运行轨道时，曾经猜测它有相当大的可能将在未来某一天与地球相撞。现在，科学家重新计算后基本排除了它在2029年与地球相撞的可能。

危险的小行星被排除，这已经不是第一次。但对于阿波菲斯，科学家并没有因此放弃对它的追踪和研究——它将反复与地球邂逅，对它的研究将有助于科学家们应对那些与地球有相撞危险的天体。

阿波菲斯成绝佳标本

阿波菲斯是已知的近800颗具有潜在威胁的小行星之一，更是少数几颗天文学家们希望可以进一步详细研究的天体之一。对于阿波菲斯来说，额外的测量是必需的，因为2029年的近距离飞越可能会导致随后一系列频繁的近距离遭遇。

阿波菲斯是在2004年6月被发现的，此后失去踪迹，直到6个月后又再次被发现。天文学家们曾一度认为它可能会撞击地球。2004年圣诞前夜，科学家们在NASA的“近地天体计划”办公室中计算出，阿波菲斯在2029年4月13日有1/60的几率撞击地球。

这颗形状不规则的小行星，直径仅有三四百米，但这已经让它足以穿透地球大气层。如果它击中陆地，将摧毁一片相当于广西自治区大小的区域，如果击中海洋，则会产生世界范围的海啸。

但天文学家们进一步分析数据后，排除了2029年发生撞击的可能性。取而代之的是，我们将会目睹一次令人惊异的近距离接触：2029年4月13日，阿波菲斯将会在30000公里的高空飞掠过地球，比地球同步卫星的轨道高度(为36000公里)还低。在距离最近时，这颗小行星将明亮得像一颗3等恒星，即使在城市的灯光下，在非洲、欧洲和亚洲用肉眼都能看见。有记载以来，还没有人曾经见过太空中如此明亮的小行星。

“2036年，阿波菲斯将再次接近地球，但是几乎仍然没有可能撞到地球。因此，现在来看它和地球相撞的几率基本就是零。” 阿波菲斯研究小组的负责人、密歇根大学丹尼尔·施瑞斯(Daniel J.Scheeres)博士在接受本刊记者采访时表示。

由施瑞斯领导的科学家们预测到，2029年，当阿波菲斯在地球附近呼啸而过时，地球的引力会将这个天体扭成一种复杂的转动摇摆的状态，引力所产生的扭矩还可能将阿波菲斯撕裂。

这样的事件从未被见证过，科学家们将获得有史以来最好的一次机会，来观察地球的引力如何影响一颗小行星的运动状态。而这种研究，对于科学家们应对那些与地球有相撞危险的其它天体来说极具参考价值，因为小天体与地球接近时，都将发生类似的状态变化。

“从某种意义上说，它提供了一个‘免费’的空间科学任务，一些在科学上很有意义的事情将会发生，并被我们在地球上观测、研究、预测。”施瑞斯说。

撞击是必然

大多数科学家都认为，6500万年前造成恐龙彻底消失的白垩纪-第三纪灭绝事件，最大可能是由一颗直径在10公里左右的小行星或者彗星撞击地球造成的。地球生命史上，类似的生命大灭绝事件一共发生了5次或者6次(至今尚有争议)，造成的原因有可能都一样。科学家据此估算，类似规模的小行星(或者彗星)撞击事件发生的概率大约是每5000万年到1亿年发生一次。

“如果不加防范，小行星迟早无极4总是会撞到地球，并且造成悲剧。尽管5000万年或者1亿年是很长的一段时间。” 尼尔·施瑞斯博士告诉本刊记者。

科学家对小行星或者彗星撞击地球的担忧在10年前再一次被唤醒。1994年7月16日，舒梅克-列维9号彗星与木星相撞，造成爆炸性的冲击。“爆炸在木星表面大气中造成了20多个巨大的黑斑，黑斑大到可以把许多个地球装进去，”中国科学院上海天文台傅承启研究员告诉本刊记者，这种撞击的威力由此可见一斑，如果这一次撞击是发生在地球上，显然将造成新一轮全球生命大灭绝。

相对来说，小行星对地球造成的威胁比彗星更大得多，这主要是因为小行星数量众多，地球完全处于它们的“包围”之中。据科学家估测，近地小行星(即轨道离地球比较近、可能与地球接近的小行星)中，直径大于10米的有超过1.5亿颗，直径大于100米的有30万颗，直径大于500米的有1万颗，直径大于1公里的大约有1500颗。

实际上，小规模的陨石、小行星撞击地球并不少见，只是由于地球大气层的保护，它们往往在降落到地面之前就已经燃烧殆尽，从而没有造成破坏而已。2002年6月6日，一个直径约10米的小行星撞到了地球。碰撞发生在地中海上方，大概是北纬34度东经21度的地方，小行星在半空中就爆炸了。爆炸释放出来的能量(根据次声测量)估计相当于2.6万吨烈性炸药，和一个中型原子弹爆炸差不多。这是行星撞地球最近的一个实例。

而小行星与地球擦肩而过的情况则更常见。1989年3月23日，直径大约为300米的小行星1989FC在离地球60万公里的地方呼啸而过，恰好穿越6个小时以前地球所在的位置。假如当时真的发生了碰撞，那么地球上会发生有记载以来最惨烈的一次爆炸。

每100万年间，直径约1公里左右的小行星要造访地球数次。更大规模的撞击来自直径5公里以上的小行星，每1000万年也将发生一次。

尽管近几年来科学家发出了好多次错误的预警，但还是有一些小行星被确认为将对地球造成威胁。典型案例是直径为1公里的小行星(29075)1950DA，对其轨道的正确测定表明它有1/300的机会在2880年3月16日撞击地球。这一几率比任何已知的小行星对地球的威胁都大上1000倍，也比其他所有已知小行星的威胁之和严重50%。

正在建设的太空保护网

一个直径1公里左右或者更大的近地小行星一旦撞击地球，足以造成人类历史上空前的劫难，这一事实一直激励人们为地球制作一个保护网，并让人们思考：如何才能使这些可能引起灾难的小行星转移方向。

但人类首先要做的是发现、确定那些将要撞击地球的小行星，这也是现在科学家们正共同努力在做的事情。天文学家们已经为确定近地小行星的位置进行了诸多调查。最著名的是始于1996年的“林肯近地小行星研究项目”(简称为LINEAR，由美国空军、美国宇航局(NASA)和麻省理工学院的林肯实验室共建，系统性地搜索近地小行星)。到了2004年，LINEAR每年已经能够发现十几万颗小行星，占一年中全世界所有被发现小行星的70%。

LINEAR用来观测的仪器是在新墨西哥州的两架一米口径望远镜和一架半米口径望远镜。

“太空护卫项目”则是由一群相互之间有联系的组织、机构共同担当，其中一些组织接受了NASA的资金支持，承诺满足美国国会的要求，即在2008年以前测定90%直径1公里以上的近地小行星。2003年，NASA又提出一个项目，建议在2028年以前投入25亿至45亿美元的资金，测定90%直径在140米以上的近地小行星。

其他研究近地小行星的项目包括“太空观察项目”、“近地小行星跟踪团队”、“洛威尔天文台近地物研究组”等等。中国也有一些天文观测人员参与这方面的观测与研究。

“在过去的五六年里，我们对小行星的研究有了很大进步， 但是仍然有很多东西我们还不了解，无极4比如，我们不理解它们如何确定自己的边界，如何相互影响。” 施瑞斯博士说，天文学家目前基本上观测了所有直径大于5公里的近地行星。而现在，他们用新型望远镜已经能够观测到直径100米左右的小行星。因此，现在他们正在发现越来越多新的小行星，通常都很小。“在今后的5年里，我们将发现数量惊人的小行星。希望我们能证实这些小行星都不会撞上地球。”

然而，科学家的这些观测有一个巨大的弱点，那就是绝大多数观测站都分布在北半球，也就是说，南半球面对的小行星被疏漏的可能性就很大。“尽管南半球人口分布少，但一旦小行星撞击了地球，无论撞击点在哪，造成的灾难都是全球性的，没有太大分别。” 傅承启研究员说。

施瑞斯也对本刊表示，不能说科学家已经找到了所有威胁地球的小行星。“现在天文学家们所知道的小行星数目在5000颗左右。其中大部分，人们只知道一个大概，只有少数一些我们能准确地掌握情况，包括它们的轨道、体积、构成等等。”

现在，人类已经开始系统地思考避免小行星与地球碰撞的方法。

“核脉冲推动法”是人们最早想到的。在一个近地小行星的表面引爆一个核武器，它会使行星表面产生巨大的冲击波，然后通过反作用力将其推离原来的路线。

然而，人们越来越清醒地认识到，许多小行星不过是“飞行的碎石堆”，这些碎石松散地聚合在一起，一次核爆炸或许能打碎其形体却不能改变其路径。在某些情况下，撞击一个松散的小行星团比撞击一个大的小行星更糟糕。这导致人们不得不寻求其他解决威胁的办法：

在小行星上安置一些“巨型驱动器”，让它们铲起粉尘物质并弹射出去，给小行星一个缓慢而持久的推动力；

发送一个巨大的反射膜，将小行星包裹起来，从而如“太阳帆”那样利用阳光来转变小行星的轨道；

在小行星上撒白垩粉或者煤灰，利用雅科夫斯基效应来改变轨道。雅科夫斯基效应是一个世纪以前由俄罗斯工程师I. O. Yarkovsky发现的。它指的是一个很微妙的过程：小行星表面受热，向外进行热辐射，这种辐射会给小行星一个微小的反向推动力。

不得不承认，现在这些设想完全是在将来才有可能实现，在目前来说还只是纸上谈兵。

“就现在来说，如果它是一颗较大的小行星，比如直径在1公里以上，我们能想的办法并不多。但是如果它的直径只有200米或者300米，那么我们很可能派一艘太空飞船去，或者与它相撞，或者附着在小行星上，给它一个轻微的推动力，改变它的轨道，正如一艘拖船带动一艘海上巨轮一样。但是这样的计划需要许多时间、许多钱才能完成。如果只剩下一两年时间的话，我们可能没什么应对之策了。”

预测撞击将在哪一天来临是很困难的，近地小行星太多，并且在运行中有太多的不确定性。“而以人类现在的力量，要改变一颗较大的小行星轨道，其难度也如同一个人去推动一整列火车。人类只能寄希望于将来，并且要完成这样的大事，需要全人类的合作。” 傅承启说。