流星下许愿浪漫,陨石让人猝不及防。11年前,小城萨特卡的天际被第二颗“太阳”照亮,车里雅宾斯克接下来犹如遭到了30颗原子弹袭击。
陨石从东南天飞往西北是毫无征兆的,随后坠入切巴尔库尔湖不见踪迹。
(陨石的白色尾迹)
流星和陨石,仿佛一个是天堂一个是地狱。最大的差异,恐怕是陨石在掉落过程中,因为体积太大而没有燃烧殆尽。
换言之,它们大小虽不同,本质其实是一样的。
不管是一千年前的李白苏轼,还是现在的老张老王,仰望星空的时候,都能看到流星划破夜幕。
天体既然是由物质构成的,肯定就会有大有小。大到像地球和月球这样的行星,它们按照既定的轨道在运转。
(残留物掉进了一个湖里)
小天体的大小可就不固定了,有的小到像鹅卵石甚至尘埃,有的则如同大楼甚至一座大山。和地球这样的行星比起来,这些天体的规模都小。
每年,至少19000块大于1斤的石头掉在地上,其中超过2斤以上的石头掉落事件也高达4100起以上。
就是说,每晚看到的流星,总会有那么几块没有燃烧干净,残留的石头掉落在了地球的某个地方。
2021年在加拿大,熟睡的老人被一颗从天而降的石头唤醒,好在只是掉在了枕头而不是头上——这样的概率比中了500万彩票大奖还要低。
陨石掉落的概率很大,但砸到人的概率又很小。2021年,一项国际科研合作的统计就显示,每年各种星际坠落物(包括尘埃)的总重量高达5200吨。
所以平均下来看,几乎每时每刻都有各种各样的外太空物体光临地球。研究人员此前在南极地区,就搜集到过各种各样的坠落物。
有的像绿豆大小,有的只是尘埃,当然有些是较大块的石头。整体上来看,越小的坠落物比如尘埃,它们的数量最多。而越大的坠落物,相应的数量就会越少。
地球上的人口虽然有几十亿之多,但是加在一起和地球的表面积,小的可以忽略不计。
这也是为什么陨石虽然经常掉,但人类却很少感受到。陨石直接砸到人的概率很低,偶尔会有陨石落入院子和屋子的情况,但是和闪电击中人的概率比起来,还是小很多。
也正因为如此,像11年前车里雅宾斯克的陨石掉落事件,就是微乎其微的。
但是,随着石头的体积越来越大,即使它没有砸到人,但砸到地面导致的附带伤害又会随之增加。
2013年引起万人关注的陨石,好比30颗广岛原子弹一起发生了爆炸。石头坠落地面的瞬间,方圆20万平方米的玻璃被震碎,有1200多人遭到了各种各样的附带伤害。
1908年的通古斯爆炸,推测也是一起小行星撞击。几百年前甘肃地区的陨石坠落事件,在一定程度上导致了大量人员伤亡。
如果将事件推到一万多年前,生活在北美的克劳维斯人,可能正式灭亡于一次小行星撞击。若是回到数千万年前,小行星的撞击更是导致包括恐龙在内的75%的地球物种灭绝。
所以从时间和陨石的大小就能看出来,小的陨石不会成为威胁,几乎每天都会掉落地球。
规模越大的陨石,带来的伤害越大,发生次数也会少。虽然频率低,但只要发生一次,就足以将地球上的生物抹除殆尽。
2022年,又一颗小行星和地球擦肩而过。当年9月2日,一颗大小如一栋楼的小行星近距离飞过地球。
22米到49米之间的身躯,“奔跑”的速度每秒高达8.16公里,与地球相距最近时只有12万公里,这一距离远远短过月球到地球38万公里的距离。
宇宙早期,星际物质在混乱的吸附和引力中,聚合形成了一个个天体,只有那些残留下来的物体,它们未能形成大天体,只能以小碎块的形式存在。
要么在宇宙内到处游荡,要么形成集群规模,在特定的轨道上运行。太阳系内,由内之外就有两个小行星带,数以亿计的碎片在其中运行。
这些小行星也有运行的规律,但在大天体引力的扰动下,有些小行星会变成离群索居者。它们四处游荡,不知道会飞向哪里。
以地球为中心,目前科学家发现较大的小行星数量超过了140万颗,而这一数量和小行星带上的规模比起来,小到可忽略不计。
对人类来说,其他小行星的运行无关紧要,我们关心的是那些靠近地球,甚至是直接冲地球飞来的小行星。这类小行星,又被统称为近地小行星。
在天文学领域,科学家根据距离和大小,对近地小行星进行了分类。
第一类是阿莫尔型小行星,从距离上来看,这类小行星距离地球轨道,在1.017天文单位到1.3天文单位之间。
1天文单位为1.496亿公里,所以从距离来看,它们距离地球相对较远,不存在威胁。
第二类是阿波罗型小行星,这类的小行星距离地球近,上世纪30年代发现的小行星阿波罗,它到地球的距离不到0.07天文单位。
不但距离近,这类小行星的运行轨道和地球的公转轨道,有着交叉相遇的可能。
因为该类型的小行星,一侧的轨道在地球轨道内测,一侧又在外部区域,这样一来,双方运行就会有“碰头”的机率。哪怕这种概率很小,但由于宇宙和天体的寿命时间都很长,所以在漫长的岁月里就一定会发生碰撞。
还有一种小行星叫阿登型小行星,它们的运行轨道,在地球公转轨道的内测。
在天文学界,一颗小行星和地球的轨道距离小于0.5天文单位,直径超过150米以上,就会被贴上具有威胁的标签。
因为这类小行星体积大,且距离地球轨道较近,一旦因为某种因素它的轨道发生改变,跟地球发生碰撞的概率就会增加。
这些体积大的石头一旦和地球来个亲密接触,人类文明的存续就会受到严重挑战。
小行星直径在10米到20米之间,撞击地球后会对一座城市造成破坏;直径超过140米,会对我国一个省域面积大小的土地造成破坏;直径超过300米,会对澳大利亚这样大面积的国家造成破坏;超过1000米,将威胁全球。
有人可能会疑惑,区区1000米的大石头,就会有如此大的力道吗?其实对比一下,就好比拿石头去砸玻璃。
一粒小石子在常规的力气下,不能把玻璃砸碎。但一粒小石子如果变成一块小石头,扔向玻璃就能将玻璃击碎。
地球和小行星,就好比石头和玻璃,双方看起来的体型差异很大,但体型小的一方在引力的作用下,不必让身躯变大就能对另一方造成致命威胁。
所以在现实中,一颗直径1000米的小行星,就能造成地球上的生物灭绝。如果像影视剧里月球撞击地球的话,那整个地球都将要不复存在了。
正因为威胁大,所以各国目前围绕小行星,都有相关的监测和预警措施。但是就技术而言,目前还存在很多困难。
首先,观测上存在很大的不确定性。相对于大天体的稳定性,小行星像个放荡不羁的浪子,不光位置在变化,自身的亮度因为远近等因素也会变化。
很多时候就因为小行星体积不大,然后又处在特定的视野盲区,以至于科学家在观测上还不能发现它。
其次,人类的望远镜虽然越来越先进,但相对于太空乃至整个宇宙而言,还存在着大量的盲区。
有些地方看不到,有些天体目标可能因为亮度的变化也看不到。虽说增加望远镜的口径能解决这一点,但即便看到了那些具有威胁的小行星,采取什么行动也是问题。
迄今为止,人类只针对小行星进行了探测器式的抵近研究,还没有主动对小行星采取过行动。
目前的主流方案都是撞击,一种是利用飞行器撞击,让飞向地球的小行星偏离轨道,进而离开地球。
还有一种是用导弹撞击,把小行星炸成碎片,这样即使掉落到地面,危险系数也降低了。但这些方案都停留在理论层面,目前还没有实施过。
2022年,我国正式提出要组建和完善小行星防御系统。整套防御系统,可以概括为三个部分。
一部分是监测预警系统,就是从地面和外太空,对近地小行星展开实时的监测。
一部分是编目分类系统,对近地小行星进行分类,分析它们对地球的威胁系数,找出其中威胁系数最高的。
最后一部分是防御系统,防御部分既要有模拟演练,推演采取措施后带来的各种影响。又要有实际行动,即对具有威胁的小行星,采取怎样的措施。
根据国家航天局2022年公布的消息显示,2025年到2026年之间,将会开展一次对小行星的抵近观测和撞击实验。
具体什么时候实施,针对的又是哪一颗小行星,目前还没有确切的消息。
除了我国,其他国家也提出过防御小行星的计划,以联合国牵头的小行星预警组织,在车里雅宾斯克遭遇小行星的撞击后,也迅速成立。
在科学家看来,目前最关键的还是预警防御,只有更早发现小行星可能存在的威胁,才能最大程度的采取处置措施。
毕竟,小行星相对于地球这样的天体很小,可对人类来说还是很大,它们的重量动辄几十万吨甚至数百万吨。
而人类现有的技术,发射的航天器重量只有几吨重。这么小的力道如果去撞击小行星,产生的轨道速度改变量可能只有几毫米。
所以说,威胁依然存在,而且随着时间的累加,概率还会变大。只不过人类的生命有限,和天体宇宙的时间尺度相比,难以感受到这种威胁。
但是以人类文明的整体尺度去衡量,如果我们躲不过未来的某次撞击,那人类的命运,也将是已经灭绝了的恐龙。
参考资料:
《陨石掉落地表概率很大,但砸到人的几率极小》 科技日报 2021年10月26日
《小行星差异大,对地球威胁各不同》 科技日报 2020年9月7日
《小行星防御难在哪儿》 中国科学报 2022年4月29日
《我国将着手组建近地小行星防御系统》 央视网 2022年4月24日