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小行星防御-你需要知道的十件事

没错,它就是那个像河马一样的小行星。我们都知道侵入地球大气层的小行星威力巨大,被科学家认为可能是导致恐龙灭绝的元凶。

小行星防御-你需要知道的十件事

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小行星防御-你需要知道的十件事

文章来源:JPL

原作:JoAnna Wendel

翻译:陈杰

校译:牧夫校对组

编排:王璞

原文链接:

https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7377

小行星防御-你需要知道的十件事

还记得上面这张照片吗?(2019年1月2日的推送:NASA小行星雷达成像新进展)

没错,它就是那个像河马一样的小行星。我们在2019年1月2日的推送中进行了详细的介绍。我们都知道侵入地球大气层的小行星威力巨大,被科学家认为可能是导致恐龙灭绝的元凶。人类为了避免重蹈覆辙,开展了很多关于小行星的研究。今天我们就来分享十条关于小行星的知识。

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小行星为什么会影响地球?

为什么小行星会撞击地球呢?在像行星一样沿着轨道围绕太阳运动数十亿年的过程中,如果近距离接近行星,那么行星的引力对小行星的微小影响可能会改变它的运动轨道。这将使它的轨道偏转超过百万年的时间尺度引起的改变。随着时间的推移,它们的轨道可能会穿过地球。那么这颗小行星在数千年的运动中,将会与地球在某一点相遇。小行星需要在地球穿过该点的同时到达与地球轨道的交点,才能发生撞击。但是,与小行星轨道的大小相比,地球的尺寸显得相当小,这也是小行星撞击如此罕见的原因。

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危险小行星轨道

图片来源 JPL

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当前的隐患

事实上,直到科学家们证明了地球上的许多环形山是由小行星撞击而不是火山爆发造成的(月球上的环形山也是如此),我们才认识到小行星撞击地球的可能性。在20世纪80年代,科学家发现了6500万年前恐龙灭绝可能是由小行星撞击造成的证据。墨西哥湾希克苏鲁伯陨石坑的发现,进一步证明了这个想法的正确性。1994年,当苏梅克-列维9号彗星的碎片撞击木星时,人们目睹了近乎实时发生的小型撞击事件,我们也真正开始意识到今天仍然可能发生大型小行星撞击地球的事件。

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月亮上的环形山

图片来源 JPL

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不断发生的撞击事件

每天,大约100吨的行星际物质降落到我们的星球上,其中大部分是微小尘埃颗粒。沙子,鹅卵石和岩石颗粒大小的小行星碎片每天都会进入到地球的大气层中,并产生流星,你可以在任何一个黑暗的夜晚看到它们。偶尔,彗星释放的较密集的小碎片流进入到地球大气层中,就形成了流星雨。有时,椅子大小甚至汽车大小的太空物体进入地球的大气层,产生真正明亮的流星(称为火球或火流星),它们会在大气中爆炸并瓦解。极少数情况下(每隔几十年左右)会有更大的太空物体进入大气层,例如2013年在俄罗斯车里雅宾斯克上空穿过的房屋大小的太空物体,产生了超级明亮的火球,冲击波打破了窗户和门。

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流星事件

图片来源 JPL

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世界小行星数据库

位于美国马萨诸塞州剑桥市的小行星中心(Minor Planet Center ,MPC)承担着一项重要工作。该中心在史密森天体物理天文台外,是太阳系中小行星和彗星的观测数据和轨道数据的储存库,其中也包括所有近地天体(NEO)的数据。近地天体包括在地球轨道3000万公里范围内围绕太阳运行的任何小行星,流星体或彗星。每当天文学家在地面或太空中使用望远镜观测近地天体时,就会将物体位置的测量结果发送到小行星中心。小行星中心会对来自世界各地的观测结果进行整理,用于计算太空物体绕太阳运动的精确轨道,以便确定这些近地天体是否会对地球造成影响。

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谁在搜索近地物体?

1998年,为响应国会指令,美国宇航局(NASA)制定了近地天体观测(NEOO)计划,并一直不知疲倦地探测、跟踪和监控近地天体。几个遍布全国各地天文学团队在NASA的近地天体观测计划下运作,帮助NASA发现、监测和研究近地天体。目前大部分近地天体是由亚利桑那州的卡特琳娜巡天系统望远镜、夏威夷的全景巡天望远镜和快速报告系统(Pan-STARRS)望远镜发现的。美国宇航局的NEOWISE太空望远镜可以发现近地天体,并提供其物理尺寸等关键数据。和世界各地的许多天文台一样,近地天体观测计划也支持项目之外的天文学家使用望远镜进行跟踪观测。所有这些观察人员都将他们的近地天体位置测量数据发送到小行星中心。NASA喷气推进实验室的近地天体研究中心也使用这些数据计算所有已知近地天体的高精度轨道,并预测它们未来是否近距离接近地球,以及未来是否会对地球造成影响。

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如何计算小行星轨道?

科学家通过比较小行星在天空中运动的测量位置与围绕太阳运动轨道的计算机模型来确定小行星的准确轨道。该模型考虑了作用于小行星的所有已知的力,主要包括太阳、行星和一些其他较大的小行星的引力。然后,科学家根据观测位置对每个小行星的轨道模型进行改进,以保证它能够准确的预测小行星的位置。通常情况下,只需要三次观测就可以计算出一个粗糙的轨道,使用的观测值越多,观测的周期越长,计算出的轨道模型和模型做出的预测就越准确。

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寻找更大的小行星

NASA近地天体观测计划于1998年开始,当时人们只知道约500颗近地小行星的存在。2010年,NASA及其合作伙伴已经确定了90%以上的尺寸为1千公里或更大的近地小行星。大型小行星是NASA搜索中的首要任务,因为任何一个大型小行星都可能产生遍及整个地球的影响。天文学家认为仍然有几十个大型小行星尚未被发现,NASA的搜索计划每年都在寻找这些小行星。由于NASA的努力,已经消除了90%的大型小行星意外撞击地球的风险。

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近距离接触的小行星

你可能听说过小行星或彗星与地球“近距离接触”。关于“近距离”没有准确的定义,但小型小行星比月亮更接近地球的情况并不常见。这听起来似乎很近,但是月亮绕地球运动的半径约385,000公里。用一个等比例模型来表示,如果地球和篮球一样大,那么月亮就相当于一个网球的大小,而它们之间的距离约为7米(足球球门两根柱子间的距离)。在这个尺度上,一颗100米宽的小行星比一粒沙子小得多,甚至小于一粒尘埃。

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近距离研究近地天体

目前,NASA有一个名为OSIRIS-REx的任务,计划近距离研究一颗名为Bennu的小行星。科学家们最近计算出,这颗小行星在22世纪晚期(距现在超过150年)撞击地球的可能性为1 / 2700,在此之前它没有任何可能撞击地球。

现在,OSIRIS-Rex航天器围绕小行星进行轨道运动,并对其表面进行研究。此外,该航天器准备对这颗小行星进行取样,计划于2023年返回地球。该航天器正在研究一种被称为Yarkovsky效应的现象——当小行星表面被太阳加热后,热量散发回太空时会产生很小的力,从而改变小行星的轨道。通过研究Bennu与OSIRIS-REx的数据,科学家将能够了解从小行星的各个部分辐射多少热量,这将有助于他们更好地理解Yarkovsky效应,更准确地预测Bennu的轨道,从而预测其可能对地球产生的危害。

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OSIRIS-Rex任务

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小行星偏转

小行星撞击是唯一可预防的自然灾害。只要我们提前发现威胁地球的小行星,并向其发射航天器使其偏转就可以了。NASA及其合作伙伴正在研究几种不同的方法来偏转危险的小行星。计划于2021年发射的双小行星重定向测试任务(DART),就将用来验证这些技术中最先进的动能冲击器技术。

考虑到在测试中可能对地球造成风险,该任务不会直接干涉小行星的轨道。DART任务的目标Didymos B是一颗名为Didymos A的小行星的卫星。和汽车大小相似的DART航天器将以每小时22000公里的速度撞击足球场大小的Didymos B,从而确认目标系统的稳健性,同时确认撞击对该卫星绕Didymos A运动轨道的改变程度。科学家已经在地面上确定了Didymos B绕Didymos A的运动轨道,然后只需要在DART航天器碰撞后再次测量轨道,就可以确定轨道被改变了多少。这将告诉我们,在我们需要的时候,动能冲击器可以多大程度上改变小行星绕太阳运动的轨道。

如果我们能够提前十年或更长时间发现危险的小行星,就会有充分时间完成小行星偏转任务。我们只需要稍微改变小行星的轨道,让它到达地球轨道的时间“迟到”10分钟,就能避免小行星与地球相撞。

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DART任务

图片来源 JPL

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该图片由UKT2在Pixabay上发布

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