小行星撞擊地球：監(jiān)測(cè)、預(yù)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(dú)的太空船，在無(wú)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(huì)對(duì)地球構(gòu)成潛在的威脅。2024 年 9 月 7 日，一則令人矚目的新聞傳來(lái)：中國(guó)成功預(yù)報(bào)了一顆小行星撞擊地球的事件。這不僅是我國(guó)小行星防御工作的重要進(jìn)展，更是人類在探索宇宙、保護(hù)地球之路上的又一座里程碑。

小行星是太陽(yáng)系內(nèi)類似行星環(huán)繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，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(huì)靠近地球的軌道。

從成分上來(lái)說(shuō)，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(gòu)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(guò)程中形成，它們承載著太陽(yáng)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(dá)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(duì)較小的小行星。盡管如此，當(dāng)它們以高速闖入地球大氣層時(shí)，仍然可能造成一定的影響。

歷史上，小行星撞擊地球曾帶來(lái)過(guò)嚴(yán)重的后果。最為著名的當(dāng)屬 6500 萬(wàn)年前導(dǎo)致恐龍滅絕的那次小行星撞擊事件。當(dāng)時(shí)，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(zāi)、海嘯、地震等災(zāi)害，同時(shí)揚(yáng)起了大量的塵埃進(jìn)入大氣層，遮擋了陽(yáng)光，導(dǎo)致地球氣候急劇變化，大量生物因此滅絕。

對(duì)于較小的小行星來(lái)說(shuō)，雖然它們不太可能引發(fā)全球性的災(zāi)難，但仍可能對(duì)局部地區(qū)造成影響。當(dāng)小行星以高速進(jìn)入地球大氣層時(shí)，由于與大氣的劇烈摩擦，會(huì)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(huì)造成人員傷亡、房屋損壞等后果。例如，2013 年俄羅斯車?yán)镅刨e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(dāng)于幾十顆廣島原子彈，造成了上千人受傷。

面對(duì)小行星可能帶來(lái)的威脅，全球各國(guó)的天文學(xué)家們一直在努力建立和完善小行星監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。美國(guó)的卡特琳娜巡天計(jì)劃（CSS）就是其中的重要組成部分。該計(jì)劃的 1.5 米望遠(yuǎn)鏡具有強(qiáng)大的觀測(cè)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(yuǎn)鏡于 4 日 13 時(shí) 43 分左右發(fā)現(xiàn)的。

除了美國(guó)之外，智利、澳大利亞等國(guó)家的多個(gè)天文臺(tái)也在小行星監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮了重要作用。這些天文臺(tái)通過(guò)不斷地觀測(cè)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(yù)警和防御提供了重要的數(shù)據(jù)支持。

中國(guó)在小行星監(jiān)測(cè)領(lǐng)域也取得了顯著的成就。中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)的盱眙觀測(cè)站擁有口徑 1.04 米的近地天體望遠(yuǎn)鏡，這是我國(guó)貢獻(xiàn)共享數(shù)據(jù)的主干設(shè)備。自 2018 年 2 月我國(guó)作為正式成員加入國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)（IAWN）以來(lái)，盱眙觀測(cè)站一直在持續(xù)開展近地小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警工作。截至目前，該設(shè)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(cè)過(guò)程是一次全球合作的典范。首先，美國(guó)卡特琳娜巡天計(jì)劃（CSS）的 1.5 米望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了這顆小行星，并以臨時(shí)名稱 CAQTDL2 將其提交至國(guó)際小行星中心。最初測(cè)算其撞擊地球的概率超過(guò) 30%，這引起了全球天文學(xué)家的高度關(guān)注。

隨后，美國(guó)、智利、澳大利亞的多個(gè)天文臺(tái)進(jìn)行了跟蹤觀測(cè)。在中國(guó)，當(dāng)日 16 時(shí)，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)使用海外站點(diǎn)的望遠(yuǎn)鏡對(duì)其進(jìn)行跟蹤觀測(cè)。20 時(shí)，紫金山天文臺(tái)盱眙觀測(cè)站具備觀測(cè)條件，近地天體望遠(yuǎn)鏡立即啟動(dòng)跟蹤，密切監(jiān)測(cè)該小行星的運(yùn)動(dòng)軌跡，并于 22 時(shí)左右啟動(dòng)位于西藏阿里站的望遠(yuǎn)鏡接力觀測(cè)。

通過(guò)全球多個(gè)天文臺(tái)的接力觀測(cè)，天文學(xué)家們獲取了這顆小行星的詳細(xì)信息。根據(jù)我國(guó)觀測(cè)設(shè)備的觀測(cè)，這顆小行星最亮亮度達(dá)到 15 等，絕對(duì)星等 32.19 等。這些信息對(duì)于準(zhǔn)確預(yù)測(cè)小行星的軌道和撞擊時(shí)間、位置至關(guān)重要。

4 日 21 時(shí) 55 分，國(guó)際小行星中心給這顆小行星賦予編號(hào) 2024 RW1，并預(yù)測(cè)該小行星將于 5 日 0 時(shí) 39 分撞擊菲律賓北部。最終，該小行星如預(yù)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(duì)當(dāng)?shù)厝松钤斐纱蟮挠绊?。預(yù)報(bào)的撞擊時(shí)間、位置均較為準(zhǔn)確。

這次成功的預(yù)報(bào)得益于全球天文學(xué)家不斷提升近地小行星監(jiān)測(cè)預(yù)警的能力。我國(guó)監(jiān)測(cè)網(wǎng)在這次事件中首次實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)警小行星的接力追蹤觀測(cè)，也是小行星監(jiān)測(cè)、防御領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)展。這表明我國(guó)在小行星監(jiān)測(cè)和預(yù)警方面已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

面對(duì)小行星可能帶來(lái)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(dòng)能撞擊、引力牽引、激光燒蝕等。

動(dòng)能撞擊是目前研究最多的一種方法。這種方法通過(guò)發(fā)射一個(gè)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(guó)的“雙小行星重定向測(cè)試”（DART）任務(wù)就是利用動(dòng)能撞擊的方法，對(duì)一顆小行星進(jìn)行撞擊實(shí)驗(yàn)，以測(cè)試這種方法的可行性。

引力牽引則是通過(guò)在小行星附近放置一個(gè)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(duì)較為溫和，但需要較長(zhǎng)的時(shí)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(shí)驗(yàn)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(zhǔn)確預(yù)測(cè)，這給防御工作帶來(lái)了很大的困難。其次，目前的防御技術(shù)還不夠成熟，需要進(jìn)一步的研究和實(shí)驗(yàn)。此外，小行星防御需要全球各國(guó)的合作，需要投入大量的資金和資源。

2024 RW1 小行星的成功預(yù)報(bào)是人類在小行星監(jiān)測(cè)和預(yù)警領(lǐng)域的一次勝利，但這只是一個(gè)開始。隨著科技的不斷進(jìn)步，人類對(duì)小行星的認(rèn)識(shí)將會(huì)越來(lái)越深入，小行星監(jiān)測(cè)和預(yù)警的能力也將會(huì)不斷提升。

未來(lái)，我們有望建立更加完善的全球小行星監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有近地小行星的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。同時(shí)，隨著防御技術(shù)的不斷發(fā)展，我們也將有更多的手段來(lái)應(yīng)對(duì)小行星可能帶來(lái)的威脅。

在探索宇宙的道路上，小行星既是挑戰(zhàn)，也是機(jī)遇。通過(guò)對(duì)小行星的研究，我們可以更好地了解太陽(yáng)系的形成和演化過(guò)程。同時(shí)，通過(guò)小行星防御的研究，我們也可以推動(dòng)科技的進(jìn)步，為保護(hù)地球、保障人類的生存和發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

總之，2024 年 9 月的這次小行星預(yù)報(bào)事件，讓我們看到了人類在面對(duì)宇宙威脅時(shí)的團(tuán)結(jié)與智慧。在未來(lái)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(lái)而奮斗。