地球局|為免遭恐龍厄運,人類開始測試撞擊小行星來保衛地球

fans news 發佈 2021-12-03T15:13:32+00:00

齊魯晚報·齊魯壹點記者 趙恩霆 整理 美國國家航空航天局(NASA)的數據顯示,一顆直徑介於92米到210米的小行星11月29日與地球「擦肩而過」。

齊魯晚報·齊魯壹點記者 趙恩霆 整理

美國國家航空航天局(NASA)的數據顯示,一顆直徑介於92米到210米的小行星11月29日與地球「擦肩而過」。此前,NASA在11月24日發射了一個任務名為「雙小行星重定向測試(DART)」的太空飛行器,引導它撞擊一個小天體,以評估防禦小行星撞地球技術。這是NASA首次驗證動能撞擊器技術任務,通過撞擊小行星改變其軌道,保衛地球不被小行星撞擊。

這是11月23日在美國加州范登堡太空軍基地拍攝的「雙小行星重定向測試(DART)」太空飛行器與「獵鷹9」火箭。(新華社)

【與地球「擦肩而過」】

美國國家航空航天局(NASA)近地天體研究中心的數據顯示,一顆直徑介於92米到210米的小行星於美國太平洋時間11月29日與地球「擦肩而過」。不過,它不會對地球構成威脅。據美國哥倫比亞廣播公司地方新聞欄目報導,這顆代號「1994 WR12」的小行星掠過地球時,與地球最近距離約為620萬公里。

這顆小行星由美國天文學家卡羅琳·休梅克於1994年11月28日在美國帕洛馬天文台發現。經過多次觀察,研究人員認定它不會對地球構成威脅,於2016年將其從近地天體研究中心的地球撞擊風險監控系統「哨兵系統」中除名。

先前,不時有天體「近距離」造訪地球的報導。不過,天文學意義上的「近距離」可達數百萬甚至數千萬公里。今年3月,就曾有一顆編號2001 FO32的小行星於北京時間3月22日凌晨高速掠過地球。據NASA推測,這顆小行星最接近時距離地球約200萬公里,是地球與月球之間距離的約5.25倍。NASA說,這個距離在天文學意義上不算遠,這是一顆「有潛在危險的小行星」,但今後數百年內都不存在撞擊地球的可能。

這顆小行星掠過地球時的時速高達12.4萬公里,比絕大多數掠過地球的小行星都要快。不僅如此,這顆小行星個頭也很大,直徑在440米到680米之間。美國有線電視新聞網援引NASA的消息報導稱,2001 FO32小行星應該在北京時間22日零時3分最接近地球。

NASA近地天體研究中心主任保羅·喬達斯說,研究人員20年前首次發現2001 FO32小行星,並一直追蹤研究,已經掌握它環繞太陽運行的精確軌道。這顆小行星繞太陽運行一周需要810天,下次將於2052年以最接近的距離掠過地球。

2001 FO32小行星高速掠過地球前不久,今年3月5日,「最危險的小行星」之一「阿波菲斯」飛越地球,最近時距離地表約1700萬公里。這顆小行星發現於2004年,長約340米,以古埃及混亂和黑暗之神「阿波菲斯」命名。科學家先前依據它繞太陽軌道的測算,認為它或於2068年撞擊地球。不過,今年3月通過雷達觀測,天文學家調整了對「阿波菲斯」軌道的估計,排除其在2068年及以後較長時間內撞擊地球的風險。

NASA近地天體領域科學家達維德·法爾諾基亞在3月26日發表的研究報告中說:「2068年(發生)撞擊的可能性已不復存在,我們的計算並未顯示在今後至少100年內有任何撞擊風險。」法爾諾基亞說,「看到它被移出風險列表,會有某種意義上的滿足感。」

不過,NASA預測「阿波菲斯」將於2029年4月13日再次掠過地球,屆時可能距離地表3.2萬公里。這一距離約為地球與月球之間距離的十分之一。「阿波菲斯」這種體量的小行星以如此近距離掠過地球較為罕見,此前科學家發現的以類似距離飛越地球的小行星直徑都在5至10米級別。

【驗證動能撞擊技術】

幾乎每天都有小行星撞向地球,但絕大部分都在地球大氣層中分解,尺寸較大、能真正撞到地面的小行星十分罕見,但小行星撞地球的風險理論上確實存在。關於防止小行星撞擊地球的技術,目前存在多種思路。據美國行星學會介紹,極端方式是核爆,比較溫和的方式是讓一個重型太空飛行器擦過小行星,從而使小行星偏離原來軌道。介於二者之間的是動能撞擊器技術,重點是以一個或多個太空飛行器高速撞擊小行星,以改變其軌道。

NASA「雙小行星重定向測試(DART)」太空飛行器11月24日從加利福尼亞州范登堡軍事基地發射升空,由美國太空探索技術公司(SpaceX)「獵鷹9」火箭搭載,以評估防禦小行星撞地球技術。這是NASA首次開展測試小行星軌道偏移技術的任務,以提高防禦小行星撞擊地球的能力。英國國家近地天體信息中心主任傑伊·泰特說:「這是邁向實際測試如何防範近地天體撞擊的第一步。如果能夠奏效,將是一個重大事件,因為這證明我們擁有保護自身的技術能力。」

這項任務由NASA交由美國約翰斯·霍普金斯大學應用物理實驗室負責,據NASA網站發布的消息,DART與火箭分離後將獨自飛行近一年時間,在2022年9月撞向一個名為名為「(65803)迪季莫斯」的近地「雙胞胎」小行星系統中較小的一顆。這個「雙胞胎」小行星系統由兩顆直徑分別約為780米和160米的小行星組成,較小的一顆是環繞較大的那顆飛行的衛星。這顆目標小衛星並不會對地球構成威脅,撞擊後也不會構成新的威脅。

據介紹,這次撞擊主要為了驗證通過動能撞擊器技術改變小行星運行軌道。DART主體尺寸與一輛小汽車相當,發射時重約610公斤,兩側各有一個完全展開後長約8.6米的太陽能電池板。藉助其搭載的高解析度攝像機和自動導航系統,在「雙胞胎」小行星系統距地球約1100萬公里時,DART將以每秒約6.6公里的速度撞向目標小衛星。

按NASA的說法,這次碰撞「將使小衛星繞小行星軌道運行速度改變1%」,使其軌道周期縮短約4分鐘,略微拉近兩顆小天體之間的距離。2024年11月,歐洲航天局將發射「赫拉」號任務太空飛行器,深入研究這次撞擊對該小行星系統的影響,並採集各種詳細數據,比如小行星系統的精確質量、成分和內部結構,以及DART任務太空飛行器留下撞擊坑的大小和形狀。這些詳細數據對於如何把小行星驅離試驗轉變為可擴展、可重複的技術而言非常重要。

作為NASA的行星防禦戰略任務之一,DART任務將首次有機會採集到真實的小行星撞擊數據,未來可將這些數據輸入到計算機模型中,測算出抵禦一顆對地球有撞擊風險的小行星需用多大體積的太空飛行器以及採用何種速度等。NASA說,DART任務的目標是改變中等大小近地小行星軌道,這類小行星有可能造成區域性破壞。由於其體積相對較小,還有許多尚未被觀測到,可能會發生撞擊地球現象。

「奧西里斯-REx」探測器接近小行星「貝努」進行採樣。

【從小行星帶回樣本】

每年許多來自彗星和小行星的塵埃會穿過地球大氣層並形成流星,其中一些塵埃會以微隕石的形式到達地面。由法國國家科學研究中心和法國國家自然歷史博物館等牽頭的國際研究團隊,在過去20年中先後在法國、義大利合建的康科迪亞南極考察站附近開展了6次考察,充分收集了尺寸從30微米到200微米不等的微隕石。在此基礎上,研究人員測算了微隕石每年在地球上積累的狀況。

研究結果顯示,如果將上述測算結果應用於整個地球,那麼每年落在地球上的微隕石的質量合計約5200噸,而每年落到地球上的隕石的質量總共不到10噸,因此微隕石是地球上「地外物質」的主要來源。另外,研究還發現,約80%的微隕石可能來自彗星,其餘來自小行星。研究人員表示,這項新發現有助於更好地了解這些行星際塵埃粒子在向地球提供水和碳質分子方面發揮的作用。這些研究結果已於4月15日發表在學術期刊《地球與行星科學通訊》上。

在深空探測領域,小天體也逐漸成為探測熱點。在20世紀90年代之前,世界各國對小天體的探測均為飛越探測。此後,全球共實施了9次小天體探測任務,其中美國6次、歐空局1次、日本2次;小行星6次,彗星3次。

今年5月10日,美國「奧西里斯-REx」探測器踏上返回地球的旅程。該探測器於2016年9月從佛羅里達州卡納維拉爾角發射升空,2018年12月進入繞小行星「貝努」運行的軌道。在實施了超過一年的近距離探測後,「奧西里斯-REx」探測器於2020年10月在「貝努」表面開展了一次「一觸即走」式採樣,確認採集到樣品。

「貝努」小行星

據美聯社報導,雖然小行星「貝努」目前距地球約2.8億公里,「奧西里斯-REx」的返迴路程卻長達25.87億公里。NASA解釋說,「奧西里斯-REx」不能以直線返回,而需繞太陽運行兩圈後才能將樣本艙送回地球。如果一切順利,「奧西里斯-REx」將於2023年9月飛過地球時彈出樣本艙,後者將落在美國猶他州的沙漠中。

該項目科學家丹特·勞蕾塔估計,探測器收集的樣本總重量在200克至400克之間,大多數是零碎小塊。NASA將把部分樣本分送給全球多地實驗室研究,75%的樣本將存放在位於美國休斯敦的詹森航天中心。小行星「貝努」有45億年歷史,蘊含有太陽系早期的物質。NASA認為,「貝努」對地球有潛在威脅。研究「貝努」不僅有助於了解行星形成及地球生命起源,還能更深入探索可能影響地球的小行星。

據報導,日本太空機構早在2005年就發射了「隼鳥」號小行星探測器,並於2010年成功帶回樣本。2014年12月,日本發射「隼鳥2號」探測器,經過對小行星「龍宮」歷時一年半的近距離探測後,實施了兩次「觸碰打彈採樣」。2020年12月,「隼鳥2號」返回艙降落在澳大利亞南部沙漠,獲取「龍宮」小行星樣品5.4克,引發外界熱烈討論。

(資料來源:新華社)

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