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1998年,就在《深度撞擊》和《絕世天劫》爭奪末日題材電影觀眾眼球的那一年,美國國會要求美國宇航局防止這種宇宙災難變成現實。該航天機構的任務是在未來十年內對絕大多數大於0.62英里(1公里)的近地太空物體進行編目——這些小行星,以及較少見的彗星,有能力對地球造成災難性的破壞。
十一年後,雖然稍微落後於計劃,但這項任務似乎接近完成。國會曾要求對90%的大型近地天體(NEO)進行編目,目前大約已經清點了800個,約佔整個總數的80%至85%。(天文學家可以透過研究發現率的逐漸下降來估計已經調查了多少。)根據美國宇航局的撞擊威脅目錄,迄今為止發現的公里級近地天體中,只有兩個在未來一個世紀內構成非常小的風險;其中威脅較大的一個撞擊地球的機率為1/116,000,000。(該天體,稱為2009 CR2,上週剛剛被發現;經過進一步觀測,它可能被證明根本不是威脅。)
現在,天空哨兵們正將目光轉向較小的近地天體。在2005年,國會要求美國宇航局將其調查範圍擴大到包括直徑小至460英尺(140米)的天體——雖然不是恐龍殺手,但如果它們與地球相遇,仍然足以超過有史以來測試過的最大核武器。“研究過此類風險的人們擔心的是300米[1000英尺]級別的天體,”亞利桑那大學卡特琳娜巡天專案(CSS)的聯合研究員、天文學家愛德華·貝肖爾說,該專案目前是發現近地天體最多的專案。“它們可能會造成區域性破壞。一個300米的天體如果落在美國西海岸附近,可能會引發巨大的海嘯,淹沒沿海城市,”貝肖爾補充道。
這項任務將因這類天體的數量龐大以及其亮度降低而變得複雜——較小的小行星和彗星反射的光線較少,因此更容易逃脫探測。“就像溪岸上的礫石一樣,較小的物體比大型物體多,”貝肖爾說。“因此,我們預計會發現大約50,000到60,000個[近地]天體,它們的直徑達到140米。”到目前為止,只有大約4,000個這個大小範圍的近地天體被追蹤到。
美國宇航局近地天體專案辦公室的負責人、天文學家唐納德·約曼斯表示,官員們正在研究解決140米挑戰的最佳方法:是否應像公里級普查那樣,將精力集中在地面觀測上?或者,一個太空紅外望遠鏡是否會更有效?無論如何,貝肖爾表示,需要更好的儀器來滿足國會的要求,即在2020年之前追蹤到90%的較小天體。“使用目前線上的系統,”他說,“可能需要數十年才能開始接近完成這個問題。”
一個更棘手的問題是定位30米以上的近地天體,它們數量可能達到數百萬。根據科羅拉多州博爾德市西南研究院的太空科學家克拉克·查普曼的說法,我們的星球在下一個世紀遇到其中一個天體的機率可能高達50%。查普曼說,這樣的物體不會撞擊地面,而會在較低的平流層產生數百萬噸級的大氣爆炸。對於結構脆弱的居民區來說,這可能是致命的,但如果更有可能發生在海洋上空的爆炸,其影響將相對較小。
目前,已知的最具威脅性的小行星撞擊地球的機率都相對較低。一個名為2007 VK184的小天體直徑為130米(425英尺),在2048年撞擊地球的機率約為1/3000。一個更大的小行星被稱為1999 RQ36,直徑為560米(1800英尺),撞擊機率更高,為1/1400,但要到160年後才會發生。值得注意的是,隨著時間的推移,這些撞擊機率通常會被修正,有時會完全消除天體的威脅,因為進一步的觀測可以更好地確定近地天體的軌道,或者由於天體的引力拉力導致軌道變形。
“這是我們面臨的主要問題之一——一旦你非常接近行星,包括地球,隨後的運動就變得不確定得多,”約曼斯說。“由於近距離接觸,你軌道上的微小誤差會被放大。”
一顆確實撞擊地球的微小行星在進入大氣層時燃燒殆盡,為CSS和美國宇航局的工作提供了測試機會。10月份,一名CSS觀測員近距離發現了一個相對常見的兩米(六英尺)物體,天文學家正確預測它將在第二天晚上在非洲北部上空解體。雖然在最後一刻發現較大的近地天體對於疏散行動來說是有問題的,但約曼斯指出,即使提前幾個小時能夠精確確定明亮火球的位置也具有重要的地緣政治價值。有了準確的近地天體資訊,科學家們可以警告“可能彼此爭吵的國家,天空中發生的千噸級爆炸不是人為事件,”他說。“如果這件事發生在巴基斯坦和印度的邊境上空呢?如果事先沒有預測到,這可能會是一個真正的問題。”
當然,對於較大的來襲近地天體,早期發現可能允許人類干預以避免災難。滿足立法者追蹤90%的140米物體的要求將“消除99%來自所有大小物體的地球風險,”約曼斯說。“透過消除,我的意思是,如果我們知道它們要來了並且構成威脅,我們就有技術來應對它”——選項包括引爆或透過撞擊或用附近的航天器拖拽使其偏離軌道。“有很多方法可以緩解,”他說,“但你必須在威脅性遭遇發生之前很早發現它們,才能採取任何措施。”