小行星撞擊地球：監(jiān)測、預警與防御的探索之旅

作者：黃湘紅 黃艷紅 段躍初
在浩渺的宇宙中，地球就像一艘孤獨的太空船，在無盡的黑暗中穿梭。而在這片廣袤的宇宙空間中，小行星如同神秘的“不速之客”，它們的行蹤不定，偶爾會對地球構成潛在的威脅。2024 年 9 月 7 日，一則令人矚目的新聞傳來：中國成功預報了一顆小行星撞擊地球的事件。這不僅是我國小行星防御工作的重要進展，更是人類在探索宇宙、保護地球之路上的又一座里程碑。

小行星是太陽系內(nèi)類似行星環(huán)繞太陽運動，但體積和質(zhì)量比行星小得多的天體。它們的形狀各異，有的像巨大的土豆，有的則較為規(guī)則。這些小行星大多分布在火星和木星之間的小行星帶，但也有一些近地小行星會靠近地球的軌道。

從成分上來說，小行星主要分為碳質(zhì)小行星、石質(zhì)小行星和金屬小行星等。碳質(zhì)小行星含有豐富的碳元素以及水等揮發(fā)性物質(zhì)；石質(zhì)小行星主要由巖石構成；金屬小行星則富含鐵、鎳等金屬元素。這些不同成分的小行星在宇宙的演化過程中形成，它們承載著太陽系形成和演化的重要信息。

小行星的大小差異極大。大的小行星直徑可達數(shù)百公里，而小的小行星可能只有幾米甚至更小。2024 RW1 這顆小行星直徑約 1.2 米，屬于相對較小的小行星。盡管如此，當它們以高速闖入地球大氣層時，仍然可能造成一定的影響。

歷史上，小行星撞擊地球曾帶來過嚴重的后果。最為著名的當屬 6500 萬年前導致恐龍滅絕的那次小行星撞擊事件。當時，一顆直徑約 10 公里的小行星撞擊了地球，釋放出了巨大的能量，引發(fā)了全球性的火災、海嘯、地震等災害，同時揚起了大量的塵埃進入大氣層，遮擋了陽光，導致地球氣候急劇變化，大量生物因此滅絕。

對于較小的小行星來說，雖然它們不太可能引發(fā)全球性的災難，但仍可能對局部地區(qū)造成影響。當小行星以高速進入地球大氣層時，由于與大氣的劇烈摩擦，會產(chǎn)生高溫，使小行星發(fā)生爆炸或解體。如果小行星在人口密集地區(qū)上空爆炸，可能會造成人員傷亡、房屋損壞等后果。例如，2013 年俄羅斯車里雅賓斯克州發(fā)生的隕石事件，一顆直徑約 20 米的隕石在距離地面約 30 公里的高空爆炸，釋放出的能量相當于幾十顆廣島原子彈，造成了上千人受傷。

面對小行星可能帶來的威脅，全球各國的天文學家們一直在努力建立和完善小行星監(jiān)測網(wǎng)絡。美國的卡特琳娜巡天計劃（CSS）就是其中的重要組成部分。該計劃的 1.5 米望遠鏡具有強大的觀測能力，能夠發(fā)現(xiàn)大量的近地小行星。2024 RW1 這顆小行星最先就是由 CSS 的 1.5 米望遠鏡于 4 日 13 時 43 分左右發(fā)現(xiàn)的。

除了美國之外，智利、澳大利亞等國家的多個天文臺也在小行星監(jiān)測方面發(fā)揮了重要作用。這些天文臺通過不斷地觀測和跟蹤小行星，獲取它們的軌道、大小、亮度等信息，為小行星的預警和防御提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

中國在小行星監(jiān)測領域也取得了顯著的成就。中國科學院紫金山天文臺的盱眙觀測站擁有口徑 1.04 米的近地天體望遠鏡，這是我國貢獻共享數(shù)據(jù)的主干設備。自 2018 年 2 月我國作為正式成員加入國際小行星預警網(wǎng)（IAWN）以來，盱眙觀測站一直在持續(xù)開展近地小行星監(jiān)測預警工作。截至目前，該設備已發(fā)現(xiàn) 41 顆近地小行星。

2024 RW1 小行星的發(fā)現(xiàn)和追蹤觀測過程是一次全球合作的典范。首先，美國卡特琳娜巡天計劃（CSS）的 1.5 米望遠鏡發(fā)現(xiàn)了這顆小行星，并以臨時名稱 CAQTDL2 將其提交至國際小行星中心。最初測算其撞擊地球的概率超過 30%，這引起了全球天文學家的高度關注。

隨后，美國、智利、澳大利亞的多個天文臺進行了跟蹤觀測。在中國，當日 16 時，中國科學院紫金山天文臺使用海外站點的望遠鏡對其進行跟蹤觀測。20 時，紫金山天文臺盱眙觀測站具備觀測條件，近地天體望遠鏡立即啟動跟蹤，密切監(jiān)測該小行星的運動軌跡，并于 22 時左右啟動位于西藏阿里站的望遠鏡接力觀測。

通過全球多個天文臺的接力觀測，天文學家們獲取了這顆小行星的詳細信息。根據(jù)我國觀測設備的觀測，這顆小行星最亮亮度達到 15 等，絕對星等 32.19 等。這些信息對于準確預測小行星的軌道和撞擊時間、位置至關重要。

4 日 21 時 55 分，國際小行星中心給這顆小行星賦予編號 2024 RW1，并預測該小行星將于 5 日 0 時 39 分撞擊菲律賓北部。最終，該小行星如預期般以 20 千米/秒左右的速度闖入地球大氣層，在距離地面約 25 公里高度處解體爆炸，未對當?shù)厝松钤斐纱蟮挠绊?。預報的撞擊時間、位置均較為準確。

這次成功的預報得益于全球天文學家不斷提升近地小行星監(jiān)測預警的能力。我國監(jiān)測網(wǎng)在這次事件中首次實現(xiàn)對預警小行星的接力追蹤觀測，也是小行星監(jiān)測、防御領域的一項重要進展。這表明我國在小行星監(jiān)測和預警方面已經(jīng)達到了國際先進水平。

面對小行星可能帶來的威脅，人類正在積極探索各種防御策略。目前，主要的防御策略包括動能撞擊、引力牽引、激光燒蝕等。

動能撞擊是目前研究最多的一種方法。這種方法通過發(fā)射一個高速飛行的物體，撞擊小行星，改變其軌道，從而避免其撞擊地球。例如，美國的“雙小行星重定向測試”（DART）任務就是利用動能撞擊的方法，對一顆小行星進行撞擊實驗，以測試這種方法的可行性。

引力牽引則是通過在小行星附近放置一個質(zhì)量較大的物體，利用引力作用改變小行星的軌道。這種方法相對較為溫和，但需要較長的時間才能產(chǎn)生明顯的效果。

激光燒蝕是利用高能激光照射小行星，使小行星表面的物質(zhì)蒸發(fā)，產(chǎn)生反作用力，從而改變小行星的軌道。這種方法目前還處于實驗階段，但具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

然而，小行星防御仍然面臨著許多挑戰(zhàn)。首先，小行星的數(shù)量眾多，而且很多小行星的軌道難以準確預測，這給防御工作帶來了很大的困難。其次，目前的防御技術還不夠成熟，需要進一步的研究和實驗。此外，小行星防御需要全球各國的合作，需要投入大量的資金和資源。

2024 RW1 小行星的成功預報是人類在小行星監(jiān)測和預警領域的一次勝利，但這只是一個開始。隨著科技的不斷進步，人類對小行星的認識將會越來越深入，小行星監(jiān)測和預警的能力也將會不斷提升。

未來，我們有望建立更加完善的全球小行星監(jiān)測網(wǎng)絡，實現(xiàn)對所有近地小行星的實時監(jiān)測。同時，隨著防御技術的不斷發(fā)展，我們也將有更多的手段來應對小行星可能帶來的威脅。

在探索宇宙的道路上，小行星既是挑戰(zhàn)，也是機遇。通過對小行星的研究，我們可以更好地了解太陽系的形成和演化過程。同時，通過小行星防御的研究，我們也可以推動科技的進步，為保護地球、保障人類的生存和發(fā)展做出更大的貢獻。

總之，2024 年 9 月的這次小行星預報事件，讓我們看到了人類在面對宇宙威脅時的團結與智慧。在未來的日子里，我們將繼續(xù)努力，不斷探索，為地球的安全和人類的未來而奮斗。