震撼世界的陨石爆炸仍在产生影响

10年前,车里雅宾斯克陨石撞击地球大气层,是百年来最大的一次撞击

A rural landscape shown with a white cloud like streak across the sky which is identifies as the Chelyabinsk Meteor Trail.

车里雅宾斯克流星在俄罗斯上空留下的凝结尾迹。

亚历克斯·阿里舍夫斯基赫

十年前,当太阳在俄罗斯车里雅宾斯克升起时,天空发生了爆炸。

2013年2月15日,一颗小行星以近70,000公里/小时的速度冲入地球大气层。它几乎有一个网球场那么大,在天空中发出耀眼的光芒,仿佛第二个太阳出现并开始从东南向西北方向飞驰

以超音速冲破空气,如喷枪般炙烤着小行星表面,在其掠过地球时留下了一条浓厚的汽化岩石尾迹。巨大的压力开始将其压扁(科学家称之为“煎饼化”),最终的力量在大约离地面40公里的地方压垮了这颗小行星。它碎裂成更小的碎片,每个碎片仍然以步枪子弹速度的十几倍以上飞行。这些碎片也发生了煎饼化,在加热到白炽状态时产生了一系列短暂但强烈的闪光。剩余的碎片汽化了。


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所有这一切都发生在短短几秒钟内,最终的爆炸发生在小行星大约在30公里高空时。它最后运动的能量瞬间转化为热量。由此产生的巨大火球在天空中短暂地超越了太阳的光芒,释放出的能量相当于约五十万吨TNT炸药的爆炸。

这次爆炸产生的冲击波从爆炸中心向外传播,大约花了一分半钟到达北部约40公里的车里雅宾斯克市中心。这座拥有百万人口的工业城市刚刚开始新的一天,天空中就出现了壮观的景象。令人惊叹的奇观和长长的、挥之不去的蒸汽尾迹吸引人们走到户外或窗户边观看发生了什么——就在这时,冲击波降临了。

一声巨大的雷鸣般的巨响震碎了整个城市的窗户,飞溅的玻璃是造成事件中约1500人受伤的主要原因。幸运的是,没有人丧生,基础设施损坏也相对较小。如果这颗小行星更大或由金属制成,或者如果它以更陡峭的角度俯冲下来,那么这个故事可能会截然不同,后果会更加严重。

车里雅宾斯克是地球的警钟——而且声音很大。

对于科学家来说,这也是一次重要的学习经历,因为这是自1908年通古斯大爆炸以来已知最大的大气层撞击事件。卫星以及数千名目击者和摄像机都观测到了这颗小行星的烟雾尾迹。陨石广泛散落,其中包括一块重达半吨、直径1.5米的巨型陨石坠入冰冻的湖中,后来被回收。甚至有安全摄像头拍摄到这块陨石坠落的画面,形成了一股壮观的雪和水柱冲向空中。

从事件中回收的陨石揭示了这颗小行星的猛烈历史。冲击纹理遍布其中,留下狭窄的裂缝。这些裂缝表明,这块19米宽的车里雅宾斯克岩石曾经是一颗更大的小行星的一部分,而这颗小行星本身也遭受过撞击,撞击脱落了撞击地球并使其遍布裂缝的碎片。放射性测年法表明,第一次撞击可能发生在44亿年前,当时太阳系还不到2亿年。车里雅宾斯克岩石中的那些裂缝削弱了它,使其更容易在高空解体并产生巨大的冲击波。来自遥远深空的古老撞击的幽灵般的手指伸出来,触动了那天成千上万俄罗斯人的生活。

目前尚不清楚哪颗小行星可能是母小行星。科学家们将车里雅宾斯克撞击器的轨迹向后追踪到太空,发现与小行星2007 BD72011 EO40的轨迹高度吻合。其中一颗可能是母体,但仍不确定。

对车里雅宾斯克以及能量较低的较小事件的分析表明,这类撞击器影响我们的频率远高于之前的预想。像车里雅宾斯克规模的撞击大约每25年发生一次,幸运的是,大多数发生在海洋或荒野地区。

天文学家在很久以前没有看到这颗小行星来袭,这有点令人担忧。但是小行星往往非常黑暗,即使靠近我们的星球,小型小行星也极其微弱。就在几年前,直径四米的2008 TC3小行星成为有史以来第一颗在撞击地球之前被探测到的小行星。自那以后,只有其他六颗小行星在撞击前被发现,包括2023 CX1,它于2023年2月13日在英吉利海峡上空被点亮,仿佛在纪念本周的周年纪念日。所有这些都很小,对地面上的我们没有危险。

现在,在我让您对这些物体的撞击感到恐惧之后,好消息来了:我们在发现它们方面做得越来越好了。自车里雅宾斯克事件发生后的十年里,大约发现了20,000颗近地小行星——比2013年之前历史上发现的总和还要多。新的巡天望远镜,如泛星计划兹威基瞬变探测器已经上线,并且开发了更好的探测和分析技术,加速了发现速度。不久,巨大的薇拉·鲁宾天文台和NASA的近地天体测量者太空任务也将显著增加已知对地球构成威胁的小行星的数量。

然而,发现它们只是第一步。接下来要做的是采取行动。为此,NASA于2021年11月启动了双小行星重定向测试(DART)任务,该任务将一个半吨重的撞击器撞向了直径170米的小行星Dimorphos——更大的小行星Didymos的卫星。碰撞产生的动量将小行星的轨道周期改变了半个多小时。这甚至比预测的偏移还要大——撞击挖掘并从小行星表面抛出的巨大物质羽流增加了一个推动力——表明可以使用这样的航天器来改变小行星的轨道。

更大的爆炸也可能能够转移来袭的太空岩石。在小型小行星附近引爆核武器可以汽化其大部分表面。这种炽热的蒸汽会迅速膨胀,就像火箭发动机的尾气一样,将小行星推入新的、希望更安全的轨道。关于这种方法的一些问题仍然相当难以克服——例如,《外层空间条约》目前禁止在外层空间爆炸核装置——但是一颗危险的小行星正朝我们飞来,可能会在政治解决方面有所进展。

自车里雅宾斯克撞击事件以来,两艘宇宙飞船不仅接近了小型小行星,还从它们身上采集了样本;其中一艘隼鸟2号已经将其样本送回地球,另一艘OSIRIS-REx也将在今年晚些时候这样做。这两颗小行星,龙宫(直径约一公里)和贝努(直径500米),本质上都是瓦砾堆,是由自身微弱引力结合在一起的松散的小岩石集合体。所有的小型小行星都可能是瓦砾堆,这将影响我们如何抵御它们;它们脆弱的结构意味着它们可以更容易地吸收宇宙飞船的撞击。想象一下试图击打一箱包装花生,您就会明白了。然而,DART任务表明,碰撞后会喷射出大量物质,并且动量的转移实际上可以增加撞击的效果

车里雅宾斯克让我们措手不及,尽管这样的小型撞击可能仍然会偷偷溜过我们的防线,但我们在发现来自太空的潜在威胁以及了解如果发现一颗目标指向地球的威胁时我们可以做些什么方面做得越来越好。大型、危险的小行星很少见,但我们只需要看看亚利桑那州的陨石坑,就能明白为什么我们需要认真对待它们。据估计,那次撞击的爆炸威力为10到40兆吨,在大约5万年前在沙漠中挖了一个直径超过一公里的洞,可能摧毁了当时生活在那里的植物和动物。这可能是地球最近遭受的最大直接撞击之一,但这不会是最后一次。

除非,当然,我们采取措施阻止它们。

这是一篇观点和分析文章,作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。

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