内森·梅尔沃德——这位富有的前微软技术专家、现任专利大亨、受过古典训练的厨师、畅销书作家、屡获殊荣的摄影师、拥有博士学位的物理学家和兴高采烈的科学惹事精——有了一个新的痴迷：杀手小行星，或者更确切地说，是他怀疑搞砸了研究的研究人员。
天文学家已经发现了超过 14,000 个潜在危险的“近地天体”（NEO），它们以惊人的规律性掠过我们的星球，并估计还有数十万个等待发现。我们对近地天体的大部分了解都来自单个航天器，即 NASA 的广域红外巡天探测器 (WISE) 及其衍生出的 NEOWISE 观测计划。但根据梅尔沃德提交给Icarus 杂志的一篇新的 110 页论文，NEOWISE 星表的大部分内容完全是错误的。他 坚持认为，NEOWISE 团队严重误算了许多小行星的大小和质量。由于较大的岩石撞击地球时会产生更大的爆炸，梅尔沃德的说法引发了令人不寒而栗的可能性，即如果将来发现另一颗迷途小行星正朝我们飞来，没有人会真正知道它有多危险——甚至包括那些所谓的专家。
“我们所知道的大部分小行星都来自 NEOWISE，”梅尔沃德说。“之前最大的调查是 2,200 颗小行星，而他们已经观察了超过 150,000 颗。数百篇科学论文使用了这些结果，而这些结果应该是可以重复的，但我一直无法做到这一点。这是短期问题。长期问题是，我们必须出于更实际的原因来了解小行星，因为它们一直都在撞击地球。”
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如果得到证实，梅尔沃德的研究可能会使小行星研究这个小而安静的领域天翻地覆，使科学教科书、职业生涯和下一代近地天体调查计划陷入混乱。但 NASA 和 NEOWISE 团队表示，梅尔沃德的批评 存在严重缺陷，并且 NEOWISE 的结果得到了来自多个独立调查和同行评审研究的数据的证实。“把这篇论文想象成 Windows 2.0 的 alpha 测试版——还没有完全准备好投入使用，”加州大学洛杉矶分校 WISE 的首席研究员内德·赖特说。“可惜梅尔沃德没有谷歌的漏洞赏金政策。如果他有，我就发财了。”
喷气推进实验室 NEOWISE 的首席研究员艾米·梅因策尔说，梅尔沃德的论文中充满了数学错误——包括一个基本错误，即将小行星的直径与半径混淆，这导致对某些小行星的大小进行了戏剧性的误算。例如，梅因策尔指出了一个名为 295 Theresia 的小行星，梅尔沃德的论文将其列为直径约为 660 公里——使其比灶神星更大，灶神星是小行星带中的第二大天体。相比之下，来自 WISE 和更早的太空任务红外天文卫星 (IRAS) 的数据将 295 Theresia 的直径定为约 30 公里。“他的数学就是错的，”梅因策尔说。“你不能混淆直径和半径——否则你最终会认为一颗 30 公里的小行星比灶神星还大。”
梅尔沃德承认他的论文中存在一些错误，并表示他已准备好根据专家反馈进行修订，但他坚持认为，NEOWISE 团队是在挑剔表面问题，而不是解决他提出的最实质性的批评，他说这些批评涉及对基本物理学和统计学的根本误解。
炙热的岩石，混乱的模型
梅尔沃德于去年 7 月开始分析 NEOWISE 数据，此前他撰写了另一篇论文，后来在同行评审的太平洋天文学会出版物上 发表，他在其中估计并比较了未来几种可能的小行星搜寻望远镜的性能。其中之一是 近地天体相机 (NEOCam)，这是一种新兴的红外太空望远镜，旨在成为 NEOWISE 的继任者。NEOCam 由梅因策尔和 NEOWISE 团队的其他负责人提出，是 NASA 正在考虑 用于建造和飞行，最早可能在 2020 年，总成本超过 5 亿美元的五个任务概念之一。
在人眼中，大多数小行星都像煤一样黑，但由于阳光加热，它们在红外波长下要亮得多。一般来说，小行星在任何波长下越亮，就越容易探测到——并且结合其他测量，小行星的亮度可以帮助天文学家确定其大小、质量和成分。由于所有这些原因，开发良好的小行星热模型，了解小行星如何吸收和释放热量，是利用红外望远镜搜寻和测量小行星大小的重要组成部分。NEOWISE 和 NEOCam 团队使用此类模型表示，他们可以将小行星大小的估计不确定性降至最低 10%。
梅尔沃德说，去年 7 月，在查看 NEOCam 团队提供的热模型时，他注意到他们忽略了一个基本的物理学原则，称为 基尔霍夫热辐射定律——该定律规定了不同波长的光如何根据表面的反射率优先从表面反弹或穿透表面。根据基尔霍夫定律，较暗的物体辐射更多热量，而较亮、反射率较高的物体辐射较少热量。梅尔沃德说，如果不考虑基尔霍夫定律，NEOCam 的模型会将从小行星反射的一部分阳光与辐射热混淆，从而大大增加尺寸估计的不确定性。梅尔沃德转向 NEOWISE 的热模型，他说他发现同样遗漏了基尔霍夫定律。
“所以我开始向 NEOWISE 团队提问，然后他们停止与我联系，”梅尔沃德说。“如果他们给了我答案，我很可能会放弃这件事。相反，我检查了一下，然后我不断发现他们工作中的新问题。” 根据梅尔沃德的说法，这些问题包括将小样本量不恰当地外推到大群体，以及使用无法解释的临时规则来查找数据集中的统计趋势。梅尔沃德说，如果 NEOWISE 团队不公开其数据分析技术，他就无法重复他们的结果。但总而言之，他得出的结论是，他发现的问题将 NEOWISE 数据中小行星的大小不确定性推高至 300%，这转化为小行星质量估计中近 3,000% 的不确定性。
梅因策尔对情况的看法不同。她欣然承认，NEOWISE 和 NEOCam 热模型（本质上是相同的）确实没有纳入基尔霍夫定律，实际上将所有小行星都视为理想化的、半照明的球体，其自转完全垂直于太阳系的黄道面。这些模型最后一次更新是在 1998 年，它们粗略地将形状、表面纹理和热容量等更精细的细节塞进一个参数中，这个参数远未接近捕捉小行星的真实复杂性。然而，它们似乎工作得非常好。梅因策尔说，同行评审的研究已经证实，这些模型估计的大小与来自地面调查以及两个较旧的红外太空望远镜 IRAS 和 AKARI 的小行星独立测量结果非常吻合。“在理想的世界中，我们会有一个模型，其中包含所有影响基尔霍夫定律的因素，”她说。“但我们根本没有关于大多数小行星的这些信息。”
至于沟通中断，在梅因策尔的版本中，她和她的同事只是在经历了很长一段时间的应对梅尔沃德的大量问题并对他的论文初稿提供反馈后，才变得不那么积极回应。“过了一段时间，很明显他没有采纳我们的任何更正，”她说。“在某个时候，我们不得不让他自己写论文并通过同行评审。”
高风险的杀手小行星搜索
现在的情况陷入僵局，双方都指责对方至少存在建模缺陷和统计学上的马虎——如果不是完全恶意的意图。梅尔沃德认为，他认为梅因策尔及其同事的敌对阻挠的一个原因是 NASA 在决定是否批准他们提出的 NEOCam 任务时，大约有 6 亿美元的资金处于风险之中。
在杀手小行星撞击地球之前找到它们是 NASA 考虑 NEOCam 的主要驱动因素。2005 年，国会要求该机构在 2020 年之前编目直径为 140 米或以上的整个中等大小近地天体总量的 90%——这些天体足够大，可以摧毁地球上的整个区域。NASA 已经编目了 90% 可能造成行星规模灾难的近地天体——直径为一公里或更大的天体——但不太可能在 2020 年的最后期限前完成中等大小近地天体的编目。NEOCam 可能是该机构“亡羊补牢”的解决方案，为 NASA 提供了一种在 2020 年代初期完成国会授权的方式。
还有另一种选择。大型综合巡天望远镜 (LSST) 是在智利建造的一个天文台，配备 8.4 米全景镜，当它在 2020 年开始全天观测时，它将成为小行星发现的强大工具。该项目已获得全额资助，约 6.5 亿美元用于望远镜的建造，另有 4 亿美元预算用于十年的运行。LSST 团队成员表示，这项耗资数十亿美元的项目也可能满足 NASA 的近地天体编目授权——尽管比假定的 NEOCam 任务晚几年，并且只有在优先考虑近地天体调查观测的同时推迟其他科学目标的情况下才能实现。此类调整将需要估计额外 1 亿美元的资金，并且该项目的负责人建议 NASA 可能会支付这笔费用。“LSST 非常昂贵，但它已经在建造中，而且它会发现大量小行星，”梅尔沃德说。“再建一个项目来试图与它竞争并在两年前找到这些小行星几乎没有意义。”
尽管梅尔沃德现在实际上是 NEOWISE 和 NEOCam 团队的弃儿，但在小行星界他并非没有盟友。他说，他对论文收到的一些最有帮助的反馈来自华盛顿大学天体物理学家和 LSST 项目科学家 Željko Ivezić。“我不能肯定地说 NEOWISE 有什么问题，”Ivezić 说。“但如果我必须下注，我认为内森是正确的可能性更大。人们在他的公式中发现了一些错误，但他的统计方法是合理的。”
偏见问题
然而，梅尔沃德与 LSST 的联系不仅仅是征求项目成员的反馈。LSST 的大部分资金来自国家科学基金会和美国能源部，但很大一部分来自私人捐助者——即前微软巨头比尔·盖茨和查尔斯·西蒙尼为望远镜的光学器件共同捐赠了 3000 万美元。盖茨和西蒙尼都是在梅尔沃德向项目负责人介绍后同意支持 LSST 的。
WISE 首席研究员和 NEOCam 团队高级成员内德·赖特认为，梅尔沃德参与 LSST 是他批评的驱动力。“梅尔沃德是 LSST 的大力支持者，因此他有动力找出 NEOCam（一个潜在的竞争对手）使用的辐射直径方法中的错误，”赖特说。赖特说，LSST 将发现大量小行星，但由于它是在可见光下从地面而不是像 NEOCam 那样在红外光下从太空进行观测，他估计四分之一的中等大小近地天体种群对于 LSST 来说太暗而无法探测到。
梅尔沃德嘲笑有关偏见的指控，并指出他没有向 LSST 捐款。“对于那些为了再获得大约 6 亿美元政府资金而奔走的人来说，质疑我的动机是很奇怪的事情，”他说。“NEOCam 确实需要证明其存在，因为 LSST 会找到它会找到的大部分小行星。” 梅尔沃德说，为了做到这一点，竞争团队应该合作进行开放和透明的模拟，对两个项目的性能进行同类比较。
赖特、梅因策尔和其他 NEOCam 团队成员表示，理想的情况是 LSST 和 NEOCam 协同运行，结合他们的可见光和红外观测，以发现和研究比任何一个单独完成更多的小行星。同样也是 LSST 科学咨询委员会成员的梅因策尔说，“LSST 和 NEOCam 就像巧克力和花生酱，它们在一起效果很好！”
Ivezić 持更谨慎的观点，他认为客观地确定哪个项目可以更好地保护地球免受威胁小行星的侵害——或者它们是否可以有效地协同工作——需要解决梅尔沃德的说法。“如果，天哪，我们发现一颗会撞击地球的小行星，我们就会想知道我们是否需要疏散一座城市、一个州或一个地区——这取决于物体的大小，”Ivezić 说。“NEOWISE 和 NEOCam 声称他们可以获得 10% 不确定度范围内的大小，而 LSST 在直径上的不确定度为 50% 或 60%，因此仅 LSST 看起来要糟糕得多，”他继续说道。“现在内森说，‘等等，NEOCam 不会有 10% 的不确定度，它也会有 50% 的不确定度。’ 如果他是正确的，那么除了 LSST 之外还要有 NEOCam 以更好地了解小行星大小的论点就会变得非常站不住脚。……有些人可能会感到丢脸，但科学在这样的争议中蓬勃发展。如果今年夏天没有人重复内森的计算，我会尝试自己做。”
梅尔沃德说，他相信他的论文将成功通过同行评审，并热切期待对其结果进行独立检查。“拥有可重复的结果是科学的核心，”他说。“但是重复很难，我理解为什么。首先，这是一项令人难以置信的工作量，其次，你会成为某种‘招屎体质’。……我会在一段时间内吃钉子当早餐，如果我错了，我会收回所有的话。但这就是科学的意义所在。这就是我在做我喜欢的事情。”