一项首次进行的实验结果表明，来自核爆炸的X射线爆发应该足以拯救地球免受来袭小行星的威胁。
9月23日发表在《自然·物理学》上的这项发现，“展示了这种技术可能有多么有效的令人惊叹的直接实验证据”，马里兰州劳雷尔市约翰·霍普金斯大学应用物理实验室的物理学家道恩·格兰宁格说。“这是一项非常令人印象深刻的工作。”
新墨西哥州阿尔伯克基市桑迪亚国家实验室的物理学家内森·摩尔和他的同事设计了这个实验，以模拟在小行星附近引爆核弹可能会发生什么。此前，科学家们研究过炸弹冲击波（由气体膨胀产生）撞击小行星的动量。然而，摩尔的团队表示，爆炸中产生的大量X射线将对改变小行星的轨道产生更大的影响。
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该团队使用了桑迪亚庞大的Z机器，该机器利用磁场产生高温和强大的X射线，向两个咖啡豆大小的模拟小行星发射X射线。“大约有80万亿瓦的电力在约1000亿分之一秒的时间内流过机器，”摩尔说。“这种强烈的电流会将氩气压缩成数百万度高温的极热等离子体，并释放出X射线气泡。”
切割和推力
这两个模拟小行星大约12毫米，由石英和二氧化硅制成，以反映太阳系中小行星的不同成分。每个小行星都用一小片箔片悬挂在真空中。当X射线气泡击中时，它像X射线剪刀一样切割箔片，并将小行星置于自由落体状态。这使得可以在模拟太空真空的条件下观察到X射线的真实影响。“这完全是新颖的，”格兰宁格说。“我以前从未听说过这样做。”
这项持续仅2000万分之一秒的实验结果表明，石英和二氧化硅样品分别加速到每秒69.5米和每秒70.3米，然后被汽化。加速的原因是X射线汽化了小行星的表面，在气体从其表面膨胀开来时产生了推力。
摩尔说，结果表明，该技术可以扩展到更大的小行星，直径可达约4公里，以将它们推离与地球的碰撞轨道。“特别是，我们对预警时间短的最大小行星感兴趣，”他说。对于这些小行星，其他方法，例如用航天器撞击小行星——正如美国宇航局的双小行星重定向测试（DART）在2022年所做的那样——“可能没有足够的能量将其撞离轨道”。
加利福尼亚州利弗莫尔市劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的物理学家玛丽·伯基说，这篇论文是“首批试图在地球上弄清楚我们如何重现核弹偏转小行星可能发生的情况的重磅出版物之一”。她指出，其他实验也在研究这种可能性，包括使用陨石样本来更紧密地模拟小行星的成分。“行星防御越来越受到重视，”她说。
摩尔希望进行更多关于X射线偏转技术的实验测试，以提高其有效性。有一天，也可能在太空中进行类似于DART任务的测试，以观察对真实小行星的影响。“除了想这样做之外，没有什么可以阻止我们，”他说。
本文经许可转载，并于2024年9月23日首次发表。