天文学家在小行星撞击地球之前探测它们的能力越来越强
2024年9月4日,天文学家发现一颗直径1米的小行星正朝地球飞来。官员宣布,这颗陨石将于当天晚些时候在菲律宾附近的大气层中无害燃烧。尽管如此,它还是产生了一个壮观的火球,并在社交媒体上发布的视频中分享。
这颗被称为RW1的天体是撞击前发现的第九颗小行星。但更大、更危险的小行星呢?我们的预警系统能探测到所有可能对我们地面造成威胁的小行星吗?
小行星撞击影响了太阳系中所有大型天体。它们塑造了天体的外观,改变了它们的化学丰度,至少就我们自己的星球而言,它们帮助启动了生命的形成。但这些事件也可能破坏生态系统,消灭生命,就像6600万年前一颗直径10公里的太空陨石导致恐龙(不包括鸟类)灭绝一样。
小行星是太阳系形成时遗留下来的物质,未被行星和卫星吸收。它们有各种形状和大小。它们的路径由重力决定,在一定程度上可以预测。特别令人感兴趣的是靠近地球轨道的物体——称为近地天体(NEO)。截至2024年9月,我们知道大约有36,000个这样的物体,大小从几米到几公里不等。
但统计模型预测这样的物体应该有近10亿个,而我们只知道其中的极少数。
我们从20世纪80年代开始监测这些小行星,并从20世纪90年代开始对其进行更详细的勘测。这些勘测使用望远镜每晚对整个天空进行观测,然后比较不同日期同一区域的图像。
天文学家感兴趣的是,在同一片天空中,是否有什么东西从一个晚上到另一个晚上相对于恒星发生了移动。任何移动的东西都可能是小行星。通过长期观察它的位置,团队成员可以确定它的确切路径。这反过来又使他们能够预测它未来的位置,尽管这种数据收集和分析是一个耗时且需要耐心的过程。
更具有挑战性的是,宇宙中小天体的数量比大天体多得多。其中一些小天体的大小足以对地球造成破坏,所以我们仍然需要监测它们。它们也相当暗淡,因此很难用望远镜看到。
预测较小物体未来很长一段时间内的路径可能很困难。这是因为它们与太阳系中所有其他物体都有引力相互作用。即使是较小物体受到的很小引力,随着时间的推移,也会以不可预测的方式改变其未来的轨道。
在探测危险小行星并预测其路径的努力中,资金至关重要。2023年,NASA拨款9000万美元(6900万英镑)用于搜寻近地天体(NEO)。目前有几项任务正在开发中,用于探测来自太空的危险物体,例如SutterUltra项目和NASA的NEOsurveyor红外望远镜任务。
甚至还有一些太空任务旨在探索改变小行星路径的现实方案,例如Dart任务。Dart撞上了一颗小行星的卫星,以便科学家可以测量其路径的变化。这表明,从理论上讲,通过航天器撞击小行星确实可以改变其路径。但是,我们距离在大型小行星真正威胁地球的情况下可以使用的具体解决方案还很远。
探测程序每天都会产生大量图像数据,天文学家很难快速处理这些数据。然而,人工智能可以提供帮助:先进的算法可以更大程度地实现该过程的自动化。公民科学项目还可以向公众开放整理数据的任务。
我们目前的努力正在取得成效,正如对相对较小的小行星RW1的探测所证明的那样。它在撞击地球前不久才被发现,但这让我们相信我们走在了正确的道路上。
直径小于25米的小行星通常会在造成任何损害之前燃烧殆尽。但直径为25-1,000米的小行星足以穿过我们的大气层并造成局部损害。这种损害的程度取决于物体的性质和撞击区域。但如果一颗直径为140米的小行星撞击一座城市,可能会造成大面积破坏。
幸运的是,这种尺寸的小行星与更小的物体相撞的频率较低。直径140米的物体每2000年应该会撞击地球一次。
截至2023年,统计模型表明,我们已知道所有现存近地天体中38%的大小为140米或更大。借助美国新推出的VeraRubin8.5米望远镜,我们希望到2025年将这一比例提高到约60%。到2027年,美国宇航局的NEOsurveyor红外望远镜可以识别76%大小为140米或更大的小行星。
直径超过1公里的小行星能够造成全球范围的破坏,类似于导致恐龙灭绝的小行星。这些小行星非常罕见,但更容易被发现。自2011年以来,我们认为我们已经发现了98%的此类物体。
更令人不安的是,我们目前还没有改变其轨道的切实可行的方案——尽管Dart这样的任务是一个开始。我们最终可能能够编制一份几乎完整的清单,列出所有可能对地球造成全球影响的小行星。
我们不太可能探测到地球上所有可能造成局部破坏(如摧毁一座城市)的物体。我们只能继续监测那里的情况,建立一个预警系统,让我们做好准备并做出反应。
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