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近地小天體是否威脅地球

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近地小天體是否威脅地球

近地小天體“2011AG5”有可能將在2040年2月掠過地球附近
據國外媒體最近報道 ，  一顆直徑約140米、代號為“2011AG5”的近地小天體(NEO)有可能將在2040年2月掠過地球附近，它與地球相撞的幾率大約為1/625 。在今年2月初于奧地利維也納召開的聯合國和平利用外層空間委員會(COPUOS)科學技術小組會議上，如何采取有效措施防止這顆近地小天體撞上地球成為了科學家們熱議的話題 。
美國《發現》雜志曾經評出“威脅人類生存的21世紀二十大危險”，其中近地小天體撞擊地球位于首位 。美國《外交政策》雜志曾經列出“可能導致世界末日的五種情況” ， 近地小天體撞擊地球也居于首位 。同時在聯合國認定的“世界四大突發災難”中，近地小天體撞擊地球還是位居第一 ?？梢娊匦√祗w對地球的潛在威脅之大 。
著名學者周海中教授曾經多次應邀參加關于天體相撞方面的國際學術研討會 。日前，本網特邀請周教授就近地小天體威脅著地球問題做一次科普訪談 。楊建華博士根據訪談錄音整理如下：
中國網：什么是近地小天體？據說它們曾與地球相撞，并給地球造成過創傷 。請您談談關于這方面的一些情況 。
周海中：近地小天體是指那些在地球軌道附近或與地球軌道相交的小天體 ， 如近地小行星、近地彗星(俗稱掃帚星)等 。
據專家估測，太陽系中約有2000顆直徑大于1公里的近地小天體和10萬顆直徑大于100米的近地小天體 。這樣的近地小天體無論是撞上陸地，還是擊中海洋 ， 都將是一場全球性的浩劫；人類不能忽視所存在的風險 。不久前 ， 英國著名理論物理學家霍金在接受媒體采訪時就指出：由于近地小天體的威脅，人類必須移民到其他能適宜生存的行星以擺脫滅亡的命運 。
地球從形成至今已有46億年了 。在這漫長的歲月里，發生過無數次近地小天體撞擊地球的事件 。據專家估算，近1億年來 ， 地球遭到近地小天體撞擊造成直徑大于1公里的隕石坑就有1萬處之多 。由于地球大氣層的保護，體積和質量小的近地小天體往往在墜落地面之前就已燃燒殆?。?或者成為小隕石、流星雨等，但大的就會給地球造成滅頂之災 。
主流科學家認為，大約6500萬年前的白堊紀末期 ， 一顆直徑約10公里、質量為100億噸的小行星撞到地球表面上，也就是現在墨西哥尤卡坦半島東北沿岸地區 。據專家估算，這一撞擊釋放的能量相當于100萬億噸烈性炸藥(TNT)爆炸，是廣島原子彈爆炸威力的50億倍，造成當時全球氣候、環境、生態的災變，使曾經稱霸世界的恐龍及大量的其他生物種類滅絕 。
1908年6月30日上午7時 ， 一顆直徑約50米的彗星在俄羅斯西伯利亞通古斯卡地區上空5公里處爆炸，其破壞力相當于500顆廣島原子彈，所產生的高溫、高壓、沖擊波夷平了方圓2000多平方公里范圍內的約6000萬棵樹木；這顆彗星毀滅的是一片無人區，沒有造成更嚴重的社會性破壞，這可說是不幸中之大幸 。假若它晚4個多小時落下，圣彼得堡就會遭受重創 。
1989年4月22日，一顆直徑約10公里的“斯維夫特-塔特爾”彗星掠地而來，與地球失之交臂的時差僅為10天；由于它的個頭大，當時將不少天文學家驚出了一身冷汗 。這顆周期彗星每隔76年就會與地球擦肩而過，是一個十分危險的“家伙” 。
2009年11月8日，一顆直徑約10米、運行速度為每秒20公里的小行星在印度尼西亞蘇拉西島南部上空的大氣層中爆炸 ， 發出轟天巨響，一條巨大彎曲狀煙塵橫過天際，引起大批居民恐慌；這一爆炸釋放出的能量有3顆廣島原子彈爆炸的威力；所幸的是，由于爆炸的高度在地面以上20公里左右，因此沒有造成任何破壞 。
去年11月9日，一顆直徑約400米、代號為“2005YU55”的小行星以時速4.8萬公里速度從地球與月球中間掠過，與地球最近距離為32.2萬公里；在宇宙的尺度中，這算是非常危險的“親近”了 。它的“擦肩而過”使全世界的天文學家們緊張不已 ?！?005YU55”是最近35年來第一次有類似大小的小行星如此接近地球，上一次是在1976年，不過當時的天文學家們并不知道那次飛掠事件 ， 直到事后才察覺 。這顆周期小行星在未來的100年內還會有幾次與地球更親密接觸的機會，其中2075年它與地球最近距離約24萬公里 。
順帶一提：近地小天體與地球之間距離有“警戒線”，是0.05個天文單位，即750萬公里；當近地小天體越過“警戒線”，它就有可能撞向地球；如果撞向地球 ， 它首先要穿越近地空間一個被稱作“重力鎖眼”的區域，然后才有可能在地球引力作用下撞擊地球；撞擊釋放的能量大小取決于它的體積、質量、密度、結構特征、運動特點、飛行速度、撞擊角度等因素 。另外由于其他天體的影響以及時間的推移 ， 近地小天體撞擊地球的幾率也會發生變化 。
中國網：將來會不會發生近地小天體與地球相撞？
周海中：根據歷史記載和科學預測，近地小天體與地球相撞的可能性和嚴重性是存在的；發生相撞只是時間問題，而不是會不會的問題 。除非人類將來有能力、有辦法避免“天地大沖撞”的發生 ， 否則后果不堪設想 。
據專家估算，直徑10公里大小的近地小天體平均1億年左右才會與地球相撞一次；直徑約1公里的近地小天體撞擊地球的幾率是每10萬年一次；直徑約100米的近地小天體撞擊地球的幾率是每1萬年一次 。這樣的撞擊都會給地球造成災難性的影響 。即便一個足夠大的近地小天體并未撞上地球，只是從我們附近越過 ， 它也將會改變地球的軌道，使人類遭殃 。
2004年6月發現的“阿波菲斯”小行星是目前已知的對地球威脅最大的近地小天體 ， 其直徑約400米；一旦它撞上地球，將釋放出比廣島原子彈高10萬倍的能量 。據專家測算，它將于2029年8月與地球擦肩而過；由于其軌道被地球引力改變，它將于2036年8月重新“光臨”地球 ， 與地球相撞的幾率為1/4.5萬，在天文學上，這已經屬于“非常高的幾率”了 。
“阿波菲斯”目前已經名列 “托里諾等級”第4級，10級意味著必然的全球毀滅性相撞；這是有史以來發現的近地小天體中危險等級最高的 。如果它撞上人口稠密處，就會給人類造成重大災難；即使撞上人煙稀少的地方，也會給當地的生態帶來嚴重破壞 ?！鞍⒉ǚ扑埂笔翘煳膶W界重點監控的對象，目前全球有100多個研究小組正在從事這顆危險小行星的研究工作，希望在它接近地球時能降低或排除相撞的可能性 。此外，美國宇航局、歐洲宇航局和一些相關機構聯合設立了一項5萬美元的獎金 ， 在全世界征集跟蹤“阿波菲斯”以及精確探測其軌跡的最佳方法 。
科學家最近使用軟件列出一份在地球遭遇近地小天體撞擊的情況下損失最為慘重的國家的名單，其中部分國家將面臨嚴重的人員傷亡，而另外一些國家的基礎設施則會損毀嚴重以致無法恢復國力；上榜的國家包括美國、英國、瑞典、日本、印度、巴西、菲律賓、加拿大、意大利、尼日利亞和印度尼西亞，而中國也被列入其中 。萬一發生相撞，其后果對上榜國家來說，將是十分慘烈的 。列此名單的目的主要是想提醒這些國家做好應對災難的準備 。
值得慶幸的是 ， 目前尚未發現近期對地球構成真正威脅的近地小天體 ， 所以民眾不必過于擔憂 。順便指出 ， “2012年‘尼比努小行星’撞擊地球并毀滅人類”的說法毫無科學依據，純屬謠言 。
中國網：如何做好近地小天體撞擊地球的防范工作？萬一發現“殺手”近地小天體，應該向哪個科學組織報告有關情況？
周海中：首先，應該建立一個全球性的信息、分析和預警系統(僅觀測網是不夠的)，操控世界各地的地面和太空望遠鏡來觀測和跟蹤那些可能會給地球帶來災難的近地小天體，這是防止災難發生的基?。黃浯危?應該制定一個災難風險的應急計劃，從而做到未雨綢繆 ， 防患于未然；再次，應該配備更先進的觀測設備，培養更多的高級專門人材，同時加大科普宣傳力度 。最后，做好防災減災的準備工作，以減少災害威脅 。
任何機構或個人一旦發現“殺手”近地小天體，應該及時向國際天文學聯盟(IAU)報告；經核實確認后，由國際天文學聯盟上報聯合國有關部門；然后由聯合國向各成員國通報，并組織全球的科技力量來采取防御措施 。
中國網：國際社會對近地小天體威脅有何反應？科學界有何行動？
周海中：從上個世紀90年代開始，國際社會尤其是科學界就十分關注近地小天體撞擊地球的可能性和危險性問題 。美國《科學》雜志曾經呼吁各國政治領導人對這一問題給予關注 。科學家們幾乎每年都舉行各種有關的國際學術研討會，共商解決近地小天體威脅地球問題的辦法 。
1993年4月，多國科學家在意大利埃里斯召開了專門的國際會議，共同探討近地小天體可能撞擊地球的問題，并發表了《埃里斯宣言》，試圖喚起人們對這一問題的高度重視 。同年7月，我應邀參加了在韓國首爾舉行的“突變理論與天體相撞”的國際研討會，與會者就危險級近地小天體的運行數學模型、撞擊所產生的能量、如何用方程來描述災變過程等問題進行了交流和探討 。
近地小天體對地球的威脅已經引起不少國家的高度重視 。目前美國宇航局、歐洲宇航局、俄羅斯航天署、日本宇宙航空研究開發機構等都在加強對那些可能危及地球的近地小天體進行密切監視和全程跟蹤，同時尋找避免它們撞擊地球的解決方案 。在太空，哈勃望遠鏡、廣角紅外測量探測器等都在不間斷地監視它們的活動情況 。位于美國夏威夷毛利島的PS1望遠鏡(擁有世界上最大的數碼攝像機，每30秒就可以獲取一張圖片)也已開始全天候地搜尋它們的蹤跡；位于智利塞羅帕肯的LSST望遠鏡將于2014年投入使用，屆時其搜尋能力將是PS1望遠鏡的24倍 。
據媒體報道 ， 由歐盟出資、德國宇航中心主要負責的防御近地小天體項目“近地軌道防護盾”有望在未來3年評估測試，若資金充裕，會在2020年以前正式實施 。俄羅斯行星保護中心稱，若資金有基本保障 ， 俄羅斯目前的技術條件完全能夠在5年內建成行星保護系統來保護地球免遭近地小天體的襲擊 。美國是對外太空研究最為重視的國家，對于近地小天體會給地球帶來傷害的動向更是格外敏感；根據美國國會1998年的一項決議 ， 美國宇航局啟動了名為“太空衛士”的項目 ， 力求定位地球周邊90%以上直徑不小于1公里近地小天體的運行軌道，并確認哪些近地小天體可能會對地球造成威脅 。中國科學院也在行動 ， 紫金山天文臺、北京天文臺等單位的望遠鏡時刻搜尋和監測著可能闖入地球的“不速之客”，另外對于防御近地小天體撞擊地球方法的概念性研究也正在進行之中 。
雖然近地小天體撞擊地球目前是小幾率事件 ， 但對那些有可能并具毀滅性的“入侵者”是需要高度警惕的 。
【近地小天體是否威脅地球】中國網：如果發現對地球有潛在威脅的近地小天體，科學界有何防御方案？方案的可行性和可靠性如何？
周海中：目前，科學界有多種防御方案，并且有些方案正在準備付諸行動 。具“理論可行性”的方案有：
一是用核武器去炸掉它，但麻煩的是爆炸很可能把它變成許多小“殺手”，把帶有放射性的物體拋入不可預測的軌道；而對于一些松散結構的近地小天體 ， 爆炸所起到的作用又很有限 。這種方法一直毀譽參半 。
二是用太空飛船撞擊它，改變其軌道或把它撞碎 。這種方法比較有效，但如同用核武器一樣，這也可能把災難擴大數倍 。
三是用航空器給它施加壓力(即用機械力) ， 使它加速或減速，從而改變其飛行方向 。這種方法比較理想，但不易實行，并存在一定的風險 。
四是用激光使它的表面物質向外發散，從而產生反向加速度使它改變飛行方向；或者用超強激光把它摧毀成對地球無害的小碎塊 。這種方法也比較理想，但必須要有超大功率的激光系統 。
五是用油漆涂料來改變它的顏色 ， 影響它吸收太陽光和熱量，通過熱能的變化來改變其軌道 。這種方法見效比較慢，另外所需的大量涂料如何運去也是個問題 。
六是用火箭把一面巨大的風箏形太陽帆發送到它的上面，而張開的太陽帆利用反彈太陽光子所產生的壓力把它逐漸推離原來的軌道 。這種方法的技術要求較高，難度較大 。
七是在它的表面插入一種像火箭那樣的裝置，讓這種裝置不斷地噴出物質，像噴氣式飛機那樣，通過反作用力來改變其飛行方向 。這種方法好像有點浪漫色彩 。
當然 ， 還有其他的防御方案 。不過，所有的方案現在幾乎都停留在理論設想階段；它們是否切實可行可靠，還要靠將來的實踐來檢驗 。

中國網[受訪者簡介]
周海中：1983年畢業于廣東外語外貿大學，現任中山大學教授、斯坦福預測研究所顧問 。教學工作之余從事數學、語言學、交叉科學、前沿科學等方面的科研工作 。1988年被評為首屆廣州十大杰出青年，同年獲廣東省人民政府頒發立功證書，1990年獲霍英東教育基金會第2屆中國高等院校青年教師(研究類)一等獎，1992年起享受國務院頒發政府特殊津貼 。