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1998年,就在《深度撞击》和《绝世天劫》争夺末日题材电影观众眼球的那一年,美国国会要求美国宇航局防止这种宇宙灾难变成现实。该航天机构的任务是在未来十年内对绝大多数大于0.62英里(1公里)的近地太空物体进行编目——这些小行星,以及较少见的彗星,有能力对地球造成灾难性的破坏。
十一年后,虽然稍微落后于计划,但这项任务似乎接近完成。国会曾要求对90%的大型近地天体(NEO)进行编目,目前大约已经清点了800个,约占整个总数的80%至85%。(天文学家可以通过研究发现率的逐渐下降来估计已经调查了多少。)根据美国宇航局的撞击威胁目录,迄今为止发现的公里级近地天体中,只有两个在未来一个世纪内构成非常小的风险;其中威胁较大的一个撞击地球的概率为1/116,000,000。(该天体,称为2009 CR2,上周刚刚被发现;经过进一步观测,它可能被证明根本不是威胁。)
现在,天空哨兵们正将目光转向较小的近地天体。在2005年,国会要求美国宇航局将其调查范围扩大到包括直径小至460英尺(140米)的天体——虽然不是恐龙杀手,但如果它们与地球相遇,仍然足以超过有史以来测试过的最大核武器。“研究过此类风险的人们担心的是300米[1000英尺]级别的天体,”亚利桑那大学卡特琳娜巡天项目(CSS)的联合研究员、天文学家爱德华·贝肖尔说,该项目目前是发现近地天体最多的项目。“它们可能会造成区域性破坏。一个300米的天体如果落在美国西海岸附近,可能会引发巨大的海啸,淹没沿海城市,”贝肖尔补充道。
这项任务将因这类天体的数量庞大以及其亮度降低而变得复杂——较小的小行星和彗星反射的光线较少,因此更容易逃脱探测。“就像溪岸上的砾石一样,较小的物体比大型物体多,”贝肖尔说。“因此,我们预计会发现大约50,000到60,000个[近地]天体,它们的直径达到140米。”到目前为止,只有大约4,000个这个大小范围的近地天体被追踪到。
美国宇航局近地天体项目办公室的负责人、天文学家唐纳德·约曼斯表示,官员们正在研究解决140米挑战的最佳方法:是否应像公里级普查那样,将精力集中在地面观测上?或者,一个太空红外望远镜是否会更有效?无论如何,贝肖尔表示,需要更好的仪器来满足国会的要求,即在2020年之前追踪到90%的较小天体。“使用目前在线的系统,”他说,“可能需要数十年才能开始接近完成这个问题。”
一个更棘手的问题是定位30米以上的近地天体,它们数量可能达到数百万。根据科罗拉多州博尔德市西南研究院的太空科学家克拉克·查普曼的说法,我们的星球在下一个世纪遇到其中一个天体的几率可能高达50%。查普曼说,这样的物体不会撞击地面,而会在较低的平流层产生数百万吨级的大气爆炸。对于结构脆弱的居民区来说,这可能是致命的,但如果更有可能发生在海洋上空的爆炸,其影响将相对较小。
目前,已知的最具威胁性的小行星撞击地球的概率都相对较低。一个名为2007 VK184的小天体直径为130米(425英尺),在2048年撞击地球的概率约为1/3000。一个更大的小行星被称为1999 RQ36,直径为560米(1800英尺),撞击概率更高,为1/1400,但要到160年后才会发生。值得注意的是,随着时间的推移,这些撞击概率通常会被修正,有时会完全消除天体的威胁,因为进一步的观测可以更好地确定近地天体的轨道,或者由于天体的引力拉力导致轨道变形。
“这是我们面临的主要问题之一——一旦你非常接近行星,包括地球,随后的运动就变得不确定得多,”约曼斯说。“由于近距离接触,你轨道上的微小误差会被放大。”
一颗确实撞击地球的微小行星在进入大气层时燃烧殆尽,为CSS和美国宇航局的工作提供了测试机会。10月份,一名CSS观测员近距离发现了一个相对常见的两米(六英尺)物体,天文学家正确预测它将在第二天晚上在非洲北部上空解体。虽然在最后一刻发现较大的近地天体对于疏散行动来说是有问题的,但约曼斯指出,即使提前几个小时能够精确确定明亮火球的位置也具有重要的地缘政治价值。有了准确的近地天体信息,科学家们可以警告“可能彼此争吵的国家,天空中发生的千吨级爆炸不是人为事件,”他说。“如果这件事发生在巴基斯坦和印度的边境上空呢?如果事先没有预测到,这可能会是一个真正的问题。”
当然,对于较大的来袭近地天体,早期发现可能允许人类干预以避免灾难。满足立法者追踪90%的140米物体的要求将“消除99%来自所有大小物体的地球风险,”约曼斯说。“通过消除,我的意思是,如果我们知道它们要来了并且构成威胁,我们就有技术来应对它”——选项包括引爆或通过撞击或用附近的航天器拖拽使其偏离轨道。“有很多方法可以缓解,”他说,“但你必须在威胁性遭遇发生之前很早发现它们,才能采取任何措施。”