想象一下以下情景。科學家們識別出一個潛在的全球威脅,但初始資料是零星的——不足以促使採取 drastic 行動。威脅迅速而無情地增長。曾經可以預防的事情變得不可避免。世界別無選擇,只能忍受這場災難,代價是數萬億美元和數百萬人的生命。
這是新冠疫情的故事——但也同樣可以是大型小行星災難性撞擊的故事。當我們從新冠疫情最糟糕的時期走出來時,我們應該吸取這個教訓:低機率、高影響的事件確實會發生;但如果我們提前做好準備並採取行動,它們是可以減輕的。
小行星在某種意義上像病毒:它們數量數千萬,但只有少數型別對人類構成威脅。對於小行星來說,我們必須擔心的是“近地”型別——那些軌道接近我們自身軌道的型別。
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同樣,與病毒爆發一樣,災難發生的可能性在任何一年都不太可能,但隨著時間的推移幾乎是不可避免的。正如我們原則上可以在新興病毒造成太大損害之前開發出疫苗,在不使人生病的情況下產生免疫力一樣,我們也可以類似地利用現代技術來發展全球對小行星撞擊的免疫反應水平。但這需要對研究和準備工作進行持續投資——雖然美國在過去十年中花費了超過 65 億美元用於大流行病準備工作(結果好壞參半是公認的),但國家在小行星探測和偏轉工作上花費的不到十分之一。這太低了。
事實上,來自太空的撞擊一直都在發生,但它們通常很小且無害。地球全年都會受到流星的撞擊,這些流星只有幾英寸或更小,當它們進入我們的大氣層時會燃燒成流星。威脅來自更大的流星,它們有房子那麼大或更大。這些撞擊發生的頻率較低,但它們確實會發生。2013 年,一顆直徑 60 英尺的流星在車里雅賓斯克市上空爆炸,造成數千人受傷。真正大的流星——直徑數英里——甚至更罕見,大約每數億年發生一次。但它們造成的破壞可能是災難性的。想想 6500 萬年前消滅了大多數恐龍的物種大滅絕。好訊息是我們已經找到了它們中的大多數,而且對我們來說幸運的是,地球不在它們的瞄準鏡中。
但有一箇中間地帶需要我們關注:“城市殺手”小行星,它們大約有一個足球場那麼大,可能會釋放出相當於廣島原子彈 10,000 倍的能量。它們似乎平均每幾千年撞擊我們一次。可能有多達數萬顆軌道靠近地球的小行星,但我們只發現了大約三分之一。
找到它們很困難。即使是大的小行星,從宇宙的角度來看也很小,並且由於其木炭般的黑色表面,在漆黑的太空背景下被偽裝起來。測量反射光的地面望遠鏡很難看到這些小而暗淡的物體。每年只發現幾百顆。為了顯著提高探測率,我們需要離開地球,進入小行星的領域。我們需要一臺太空望遠鏡。
近地天體 (NEO) 巡天者是美國國家航空航天局目前正在考慮的一臺小型太空望遠鏡。它不是觀察反射光,而是尋找小行星的熱訊號,這些小行星在寒冷的太空背景下發出紅外輻射。在太空中,沒有惡劣天氣和白天限制觀測,NEO 巡天者在未來 10 年內發現的城市殺手小行星可能會比過去三十年來地球上所有望遠鏡發現的總和還要多。
表徵小行星的軌道力學數學可能像病毒爆發的指數增長一樣無情。與新冠疫情期間使用的廣泛檢測方案一樣,專門努力發現潛在危險小行星將是預防災難的關鍵。改變來襲小行星的軌道以保護地球是可能的,但這會變得越來越困難,具體取決於我們離撞擊有多近。提前數年(如果不是數十年)採取行動要容易得多。
在經歷了十多年的官僚主義煉獄,NEO 巡天者一直在努力獲得批准之後,該專案似乎已準備好向前推進。拜登政府最近提議在其最新的美國國家航空航天局預算中為這項任務提供資金;國會應該支援這項請求。建造和發射需要數年時間,但早在 2026 年,我們可能會看到首次專門努力瞭解小行星威脅範圍的開始。
我們還需要投資於偏轉技術,即小行星響應的“疫苗”。幸運的是,美國國家航空航天局即將發射一項名為雙小行星重定向測試 (DART)的任務。2022 年,該航天器將撞擊繞近地小行星迪迪莫斯執行的微小“衛星”,略微改變其軌道。科學家們將把變化的精確程度與他們的預測進行比較,這將幫助他們瞭解未來如何更有效地改變小行星軌道。這只是一次測試,但它可以發揮與 mRNA 疫苗領域多年基礎研究相同的作用,這些研究最終在應用於新冠疫情時得到了回報。
我們還必須繼續支援地面望遠鏡進行天空巡視,這可以支援天基任務的工作。例如,目前正在智利建造的薇拉·魯賓天文臺尤其擅長髮現太陽系中快速移動的物體,它將極大地幫助小行星探測。(亞馬遜、SpaceX、OneWeb 和其他公司提出的地球軌道衛星“大型星座”威脅要淹沒我們對這些昏暗物體的視野,並使小行星探測更加困難。除了進一步確認需要位於太陽系較安靜區域的天基探測器之外,對此沒有簡單的解決方案。)
冠狀病毒大流行給人類帶來了許多令人謙卑的教訓。但讓這一教訓成為其中之一:低機率、高影響的災難確實會發生;沒有比大型小行星與地球碰撞影響更大的災難了。我們知道,早期的認識能夠促成早期的行動。現在的小額投資可以預防以後的大問題。讓我們不要再次措手不及。
這是一篇觀點和分析文章;作者或作者表達的觀點不一定代表大眾科學的觀點。
