隕石襲俄引發三大問
2月15日發生在俄羅斯的一幕,讓人們頓時感受到了天外不速之客的威脅——一塊燃燒的隕石拖著長長的火球,墜落在烏拉爾山脈東麓的車里雅賓斯克州薩特卡市附近。
這塊最終測算直徑17米、重達1萬噸的隕石,以每秒約18公里的速度撞向地球,爆炸當量相當于47萬噸TNT烈性炸藥。美國媒體報道稱,它在空中爆炸的威力為廣島原子彈的30倍。
隕石爆炸產生的沖擊波到達地面后,擊碎了無數居民家里的玻璃,導致當地近1200人受傷。比這更讓人焦心的是,對這一次的隕石雨,居然毫無征兆和預警。
一直以來,小行星撞擊地球導致毀滅的“末日說”一直深入人心,也衍生了很多相關主題的電影。如果有更大的隕石造訪地球,會對地球造成什么樣的傷害?
隕石來自哪里?
據初步判斷,襲擊俄羅斯的隕石從太陽的方向飛來,但要科學地斷定來源,就必須要取得隕石樣本進行一系列物理學、化學上的分析
這一顆突然冒出來的隕石是從哪里來的?追根溯源,我們需要先弄清楚小行星、彗星、流星、隕星和隕石之間的關系。
小行星是一類繞太陽運行、但個頭比行星小得多的不活躍天體。彗星也是相對較小的一類天體,但有時活躍,彗星靠近太陽時其物質會蒸發形成彗發或彗尾。
流星體是來自彗星或小行星的小塊,當流星體進入地球大氣層因摩擦而發光發熱時,人們就會看到流星,如果流星體穿越大氣層后還未灰飛煙滅,其“殘骸”就是所謂的隕星,墜落地表即人們見到的隕石。
大部分的隕石可能本來就游離在太陽系中,他們來自位于火星與木星之間的小行星帶。這里的小行星體型跨度很大,擁有眾多的“大塊頭”,比如谷神星,直徑長達950千米,而小的卻細如塵埃。
它們闖入地球的一畝三分地是拜火星或木星所賜。受到火星、木星的影響,它們自身的軌道會漸漸產生偏離,日積月累就可能闖入與地球相交的軌道。
當然,這也可能是彗星帶給地球的禮物。每當彗星靠近太陽時,便會拋灑出很多流星體。受到其它天體引力的影響,它們會慢慢擴散開來,在彗星軌道上形成一條塵埃帶。而當地球穿過這條塵埃帶時,這些流星體便會落入地球的懷抱中。
此外,一些隕石還可能是近鄰的“火星人”或“月球人”。當大型的隕石與火星或月球發生劇烈撞擊時,火星或月球的碎片將被濺射到太空,最終被拋向地球。
從個頭來看,上述天體直徑若小于25米,大多在進入地球大氣層就灰飛煙滅了,因此幾乎不構成任何威脅。如果直徑大于25米但小于1000米,撞擊地球后會對撞擊點局地造成威脅。
古巴國家電視臺2月15日報道,古巴中部羅達斯小鎮的居民稱,當地時間14日20時(北京時間15日9時)左右發生了一起隕石墜落事件,沖擊波使部分建筑物發生晃動。
上一次大規模的外來天體撞擊地球是1908年的通古斯大爆炸,同樣也發生在俄羅斯。那次隕石爆炸的能量相當于1000倍廣島原子彈爆炸,廣袤原野里超過2150平方公里內的6000萬棵樹被焚毀。美國科學家利用超級計算機模擬發現,導致這次大爆炸的,可能是一顆直徑僅為50米的小行星,比之前預料的要小很多。
那么,此次撞擊俄羅斯的這塊隕石到底從哪里來?據初步判斷,它從太陽的方向飛來。不過在北京天文館館長朱進看來,目前下結論還為時過早。他在接受南方日報記者采訪時表示,“要科學地斷定隕石的來源,就必須要取得樣本進行一系列物理學、化學上的分析,俄羅斯現在應該取得了隕石碎片,相信很快就會有一個清晰、明確的答案。”但他相信,這塊隕石產自彗星的可能性很小,因為彗星拋灑形成的流星體實在太小,在進入大氣層之后就會被燃燒殆盡,一般不會墜落地面。
根據觀測統計,每年地球遭遇的隕石撞擊都有成千上萬起,只不過很多都因為太小,進入大氣層后就已燃燒掉了。據說這一次俄羅斯遭遇的隕石按預測也會如此靜悄悄地了結自己。據俄羅斯《消息報》網站報道,俄國防部幾天前已收到有關墜落隕石的信息,但當時專家認為這顆隕石會在墜落地球前燃燒殆盡,因此沒有發出警報。
不過,朱進認為,“以俄羅斯這顆隕石的狀況來看,這個體型、這個直徑,根本不可能提前幾天就會收到墜落的消息。”
為何沒能預警?
隕石的母體——流星體,絕大多數都無法被預測到。能否預報與小行星大小、所處軌道、季節等有關,也跟它是否從太陽方向飛來有關
如今我們擁有各種高科技,天文設備也日益精準,對于這次造成上千人受傷的隕石事故,難道不能提前預報嗎?朱進認為,沒有提前預報的主要原因還是因為它太小了,所以沒有足夠的精度來探測。
但朱進補充表示,也不是說小的行星就監測不出來,“比這個小的小行星我們都曾發現過。”2008年10月7日,一顆汽車大小的小行星2008TC3突襲地球。在這顆小行星到達地球的十多個小時之前,美國的卡特林那巡天系統預報了它的蹤跡,并成功預報了它將在蘇丹上空爆炸。這次是天文學家首次成功對小行星撞擊地球作出的提前預報,也是目前唯一一次。
朱進表示,小行星來襲的預報與所處軌道、季節等因素有關,也跟這顆小行星是否從太陽方向飛來有關。“太陽出來,它也跟著出來,太陽下山,它也跟著下山,我們觀測不到它”。
“每年掉落到地球上的隕石大約有200顆,而這些隕石的母體——流星體,絕大多數都無法被預測到。”朱進表示。
有報道說俄羅斯車里雅賓斯克動物園的部分動物從14日夜間就開始有異常反應,其中狼和馬的反應最為激烈。有網友認為這意味著或可從動物研究入手來預警隕石撞地球,但朱進認為,這絕無可能。“從來就沒有相關的數據或資料支持兩者之間的聯系,動物可能會對地震等來自地球內部的災害有特殊的感知能力,但絕不會對來自外太空的威脅有感應,如果這則新聞屬實,也純粹是一種巧合。”
那么,什么樣的小行星招地球喜歡呢?國際天文學界的統計分析顯示,小行星撞擊地球的概率大小與其體積大小成反比,即體積越大的小行星撞擊地球的可能性就越小。
對此,很多人認為,這與體積小的小行星質量小,易受天體引力作用,保持自身軌道的穩定性差有關。但朱進認為,這多是一個統計學上的結果,因為與體型小的小行星相比,外太空中體型大的小行星數量少,自然撞擊地球的概率就小,“軌道穩定性都差不多,小行星那點質量差別相對于大型天體來說根本就是微不足道。”
雖然難以提前預報這樣的小行星的突然造訪,但人類大可不必杞人憂天,因為幾乎所有的撞擊事件都是隕石粉身碎骨,而地球卻完好無損。
從概率來看,撞擊地球的小行星達到小汽車級別的一年只有一個,卻依然不能穿過大氣層這道關口。而每過2000年,才會有一個足球場大小的流星體墜落地表,造成一定程度的危害。大約要好幾百萬年,才會有一個足以毀滅地球的大型天體撞擊地球。
而人類要被隕石擊中更是難于上青天。隕石的墜落地點通常是渺無人煙的地區或海洋,罕有造成人命傷亡。而根據加拿大亨茨伯格天體物理研究院的推算,在世界60億人口中,每10年只有1人直接殞命于質量不小于100克的隕石墜落,而每年也不過有16座房屋被隕石擊穿屋頂。
著名天文學家Alan
Harris做報告時最愛講一句話就是“我冒著更大的危險來宣傳小行星撞地球的危險”。他通過計算認為,一個人一生中被隕石擊中的概率約為70萬分之一,甚至略低于一個人一生中遇到一次空難的概率。
朱進介紹,近些年中國曾經發生過兩次隕石雨。第一次是在1976年的吉林,墜落范圍較大。第二次是在2012年的青海省西寧湟中縣,有將近上百塊隕石被撿到,但并未傷人。
太空“流浪漢”如何防?
據美國“近地小行星追蹤計劃”的天文學家估計,有可能撞擊地球并帶來災害的近地小天體總數大約700顆,襲擊地球的潛在危害不小
雖然具有威脅的小行星撞擊地球的概率很低,但這些外太空的“流浪漢”一旦真的闖進家門,卻可能是人類難以承受的傷害。
在宇宙中,這樣橫沖直撞的小行星比比皆是,很多比可能引發通古斯爆炸的小行星都要大,說不定哪一個就會心血來潮造訪地球。據美國“近地小行星追蹤計劃”的天文學家估計,有可能撞擊地球并帶來災害的近地小天體總數大約700顆。
科學家一直沒有放松對它們的警惕。其中令天文專家最為關注的是一顆叫做“阿波菲斯”的近地小行星,據科學家計算,到2029年,直徑約300米的“阿波菲斯”與地球的距離將不到4萬千米。盡管這顆小行星2029年撞上地球的危險已被排除,但在2036年仍然存在著與地球發生碰撞的可能性。
如何突破這個瓶頸?俄羅斯科學院天文研究所首席研究員亞歷山大·巴格羅夫在接受“俄羅斯之聲”采訪時稱,向太空發射小型望遠鏡是使地球免受隕石撞擊的唯一辦法。這位學者認為,借助外太空望遠鏡,可以發現一百多萬公里以外正在逼近的危險天體,并可計算出它們的軌道。
朱進認為,往太空里發射天體望遠鏡來監測是有道理的,“它可以突破空域的限制,突破太陽的制約。”比如說在地球與太陽連線成90度直角的外太空,就可以監測從太陽方向來的小行星,更大的角度也可以。
他強調,要做到百分之百可監控、可預測也不太現實,只能重點監控體型較大的小行星,更小的還需要完備的地面監控網絡來配合。
目前,國際上已有多個對近地天體進行觀測的項目,包括旨在發現和追蹤所有穿越地球軌道的較大小行星的Space
watch(空間監測)項目,美國宇航局和歐洲航天局合作的SOHO(Solar &Heliospheric
Observatory 太陽及日球層天文臺)項目,加州理工學院噴氣動力實驗室的NEAT(Near-Earth Asteroid
Tracking近地小行星追蹤)項目等。
就在俄羅斯隕石墜入地球的前一天,美國加州大學圣巴巴拉分校和加州理工大學一個科學家團隊公布,計劃利用太陽能構建一個巨大的激光束相控陣,用以監測和提前銷毀危及地球的小行星。
這個計劃被稱為“探測和擊毀小行星單向太陽能相控陣”(DE-STAR)的人造天體系統。它的基本原理是,利用太陽能構建一個巨大的激光束相控陣,如果小行星來訪,它可以及時鎖定而且予以“燒毀”。
為及時搜索出對地球存在潛在威脅的近地天體,我國的中科院也在1999年組建了“近地天體探測和太陽系動力學研究”團組,已在江蘇省盱眙縣建立了紫金山天文臺近地天體觀測基地,并成功安裝了1.2米施密特近地天體探測望遠鏡。
不過,朱進認為,這次的隕石撞擊事件從造成的后果來看還是比較小的,因為這顆隕石確實體型也比較小,為了類似體型的小行星監測投入過多的財力、物力得不償失。
“我認為還是應該把觀測、研究重心放在對地球產生重大破壞或毀滅性破壞的小行星監控上。”他表示,除了要完善地面的監控網絡,也需要積極發揮天文愛好者團體、志愿者的作用,動員他們主動監測近地小行星,分擔壓力。
“目前國內這個群體還很小,關鍵還是缺乏需要對有威脅小行星實行常態監控的意識。”朱進透露,明年北京天文館計劃在西藏阿里投放一架天體望遠鏡,一項主要工作就是監測、發現對地球有威脅的小行星。(記者
駱驍驊 李秀婷 策劃統籌:趙威)
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