（文/ Nigel Henbest）好萊塢災難片的情節其實(shí)很容易上演。2012年2月，一位名叫杰米·諾曼（Jaime Nomen）的年輕牙科醫生，在沿著(zhù)西班牙地中海沿岸航行時(shí)，通過(guò)筆記本電腦從600千米外的一座天文臺獲得了觀(guān)測圖像。突然，他發(fā)現有一光點(diǎn)正在牧夫座中飛速穿行。諾曼知道它到底是什么。

他立刻知會(huì )了位于美國馬薩諸塞州劍橋市的MPC小行星中心（Minor Planet Center），那里負責收集有關(guān)小行星和彗星信息。世界各地的望遠鏡迅速采取行動(dòng)，測量這顆新小行星的軌道。結果令人驚訝：小行星2012 DA14差一點(diǎn)就會(huì )撞上地球。

2013年2月15日，這塊游蕩的石頭將從我們頭上僅25,000千米的高度上擦過(guò)地球，與今年年初廣為宣傳的毀神星（Apophis）飛掠地球相比，距離僅有后者的1/500，甚至比毀神星在2029年再次超級驚險地飛掠地球時(shí)還要近。屆時(shí)，2012 DA14將從地球同步通信衛星的軌道內側穿過(guò)，但距離國際空間站和哈勃空間望遠鏡的軌道還有很遠，足夠安全。

美國航空航天局（NASA）近地天體辦公室主任唐·約曼斯（Don Yeomans）說(shuō)：“我已經(jīng)不會(huì )輕易再對飛來(lái)的近地小行星感到驚訝了，但這一次卻會(huì )創(chuàng )下如此大小的已知小行星靠近地球的最近距離紀錄?！?/p>

2月15日，小行星2012 DA14將從近地軌道內側與地球擦肩而過(guò)。圖片來(lái)源：《新科學(xué)家》

通過(guò)短暫的觀(guān)測，天文學(xué)家估計2012 DA14直徑約為45米，與1908年在西伯利亞無(wú)人居住的通古斯地區上空爆炸的天體大小相當——那場(chǎng)爆炸夷平了方圓2000平方千米內的8000萬(wàn)棵樹(shù)木。盡管2012 DA14不會(huì )撞擊地球，但這次“親密接觸”提出了許多重要的問(wèn)題。我們真的能夠事先發(fā)現下一顆撞向地球的殺手小行星嗎？如果可以，我們又能夠如何去應對？

重要力量

2012 DA14的發(fā)現其實(shí)讓人大跌眼鏡，因為這是由業(yè)余天文學(xué)家作出的，他們的天文臺位于西班牙格拉納達附近薩格拉的黑暗群山中，由3臺配備了標準攝像頭的小望遠鏡構成。像諾曼的團隊這樣有熱情、懂技術(shù)的天文愛(ài)好者隊伍，對于發(fā)現小行星而言是至關(guān)重要的。諾曼的團隊每年發(fā)現大約15顆近地天體（NEO），與更大的團隊作出的發(fā)現相比，數量雖少卻至關(guān)重要。

“就算是大型巡天項目也無(wú)法在所有時(shí)段覆蓋整個(gè)天空，而目前的業(yè)余級天文設備已經(jīng)可以跟15到20年前最好的專(zhuān)業(yè)設備相媲美了，”卡特琳娜巡天項目（Catalina Sky Survey）主管史蒂夫·拉爾森（Steve Larson）解釋說(shuō)。作為世界上最“高產(chǎn)”的小行星獵手，拉爾森的團隊利用位于美國亞利桑那州的兩臺望遠鏡和澳大利亞賽丁泉的一臺望遠鏡，已經(jīng)發(fā)現了超過(guò)4200顆近地天體。他說(shuō)：“我們非常贊賞諾曼團隊的努力?！?/p>

卡特琳娜巡天作出的一項發(fā)現，彰顯了小行星搜尋的價(jià)值所在。2008年，它發(fā)出了有史以來(lái)的第一份小行星撞擊預報，一塊卡車(chē)大小的太空巨石即將撞擊地球。這顆小行星名叫2008 TC3，預計會(huì )在一天之內撞擊蘇丹北部。天文學(xué)家向美國五角大樓甚至白宮都發(fā)出了預警。就在預定撞擊的時(shí)刻，一名航班飛行員在蘇丹上空看到了火球，這是小行星闖入地球大氣時(shí)發(fā)生的爆炸，當量相當于1000噸TNT。幾個(gè)月后，科學(xué)家找到了一批散落在沙漠里的新鮮隕石——相當于完成了一次近地天體的“采樣返回任務(wù)”。拉爾森說(shuō)：“2008 TC3是我們作出的最令人興奮的發(fā)現?！?/p>

然而，天空中仍有一片區域無(wú)法被很好地監測。對于地處北半球的望遠鏡來(lái)說(shuō)，南極上方的那片天空永遠不會(huì )升起到地平線(xiàn)之上，因此就算是口徑已經(jīng)升級到前任望遠鏡2倍的全景巡天望遠鏡及快速反應系統（Pan-STARRS），對此也無(wú)能為力，因為它坐落在夏威夷毛伊島哈雷阿卡拉山之巔。澳大利亞庫納巴拉布蘭附近的賽丁泉望遠鏡，是能夠發(fā)現從最南側天空飛來(lái)的危險小行星的唯一專(zhuān)業(yè)工具——但卡特琳娜項目在2012年年中削減了它的經(jīng)費。只有一位天文學(xué)家羅伯·麥克諾特（Rob McNaught）仍在那里職守。2012年9月，當麥克諾特前往英國訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，賽丁泉巡天關(guān)閉了整整一個(gè)月，在我們的監測能力中留下了一個(gè)徹徹底底的盲點(diǎn)。

巡天項目中的這一漏洞，將在未來(lái)幾年內得到彌補——大型綜合巡天望遠鏡（LSST）將在智利的帕瓊山上建成。直徑8.3米的這臺望遠鏡，擁有世界上最大的鏡面之一，與目前最先進(jìn)的Pan-STARRS相比，它能發(fā)現個(gè)頭更小的小行星。作為獨樹(shù)一幟的大型巡天望遠鏡，LSST將掃描天空，識別出最暗弱的天體，不論它是在太陽(yáng)系內，還是在遙遠的宇宙邊緣。

“與現有的巡天項目相比，LSST能把未知小行星意外撞擊地球的風(fēng)險降低到目前水平的1/10到1/100，”LSST主管托尼·泰森（Tony Tyson）預期。他的團隊已經(jīng)鑄造好了巨大的玻璃鏡面，并壓平了山頂為后續的基建做好了準備。這臺望遠鏡預計將于2019年進(jìn)行首次觀(guān)測，隨后展開(kāi)歷時(shí)10年的近地天體巡天。約曼斯說(shuō)：“一旦LSST開(kāi)始工作，它將成為這一領(lǐng)域的大鱷，主導地面上的近地天體巡天發(fā)現?！?/p>

這確實(shí)是好事一樁，但是在太空搜尋小行星會(huì )更好。地球上的望遠鏡只能在夜間尋找小行星，它們的巡天范圍被限制在了遠離太陽(yáng)的區域，因而看不到任何從地球軌道內側飛來(lái)的危險小行星。更重要的是，在可見(jiàn)光波段因為太暗而無(wú)法看見(jiàn)的小個(gè)頭小行星，在紅外波段中卻會(huì )在寒冷、黑暗的太空背景中發(fā)出明亮的光芒——但是地球大氣層會(huì )阻擋絕大部分紅外線(xiàn)。這正是一家私人機構計劃建造并發(fā)射一架名為“哨兵”（Sentinel）的空間望遠鏡去搜尋小行星的原因所在。

小行星撞地球似乎是好萊塢大片中的情景，但這樣的威脅卻并非虛構。圖片來(lái)源：foxnews.com

小卻危險

“哨兵”將以斯皮策望遠鏡（Spitzer telescope）和開(kāi)普勒望遠鏡（Kepler telescope）為模板，前者可以看成是紅外波段的哈勃空間望遠鏡，后者正在搜尋圍繞其他恒星旋轉的外星行星。如果能夠籌集到資金，“哨兵”會(huì )在2018年前后發(fā)射，將在金星附近繞太陽(yáng)公轉?！霸谒褜じ〉侨匀晃ｋU的小行星方面，它的效率將會(huì )高出許多，”航天飛機及國際空間站任務(wù)資深專(zhuān)家、退役宇航員盧杰（Ed Lu）說(shuō)。

他和阿波羅9號宇航員拉塞爾·施威卡特（Rusty Schweickart）及美國普林斯頓高等研究所的皮埃特·哈特（Piet Hut，正是他最先提出了宇宙撞擊會(huì )導致地球上生物大滅絕這一觀(guān)點(diǎn)）共同成立了B612基金會(huì )。他們的目的是通過(guò)私人捐款籌措“哨兵”所需的4億美元資金——這一成本遠遠低于NASA的開(kāi)普勒任務(wù)。

B612基金會(huì )相信能夠將成本控制下來(lái)，不僅是因為紅外系統和計算機正變得越來(lái)越便宜，更是因為“哨兵”將使用由私人公司SpaceX制造的火箭來(lái)發(fā)射。

如果B612可以保證資金充足（這是一個(gè)巨大的未知數），“哨兵”將成為發(fā)現近地天體的最佳途徑，而且對于它所發(fā)現的天體，“哨兵”還能更準確地估算它們的大小。對于小行星而言，大小決定了一切。直徑約為10千米的小行星曾經(jīng)導致恐龍從地球上滅絕；任何大小超過(guò)1千米的小行星都會(huì )導致一場(chǎng)全球性災難。

幸運的是，利益于近地天體獵手們到目前為止的出色工作，在這條“前線(xiàn)”上也有好消息傳來(lái)?！白畲蟮慕匦⌒行侵屑s有94%已經(jīng)被我們發(fā)現，”約曼斯說(shuō)，“它們中沒(méi)有一顆會(huì )在未來(lái)100年內對我們構成威脅?！?/p>

因此，目前的重點(diǎn)是那些能夠摧毀撞擊地點(diǎn)整片區域的天體。這些具有潛在威脅的小行星（PHA）直徑都大于140米。拉爾森說(shuō)，目前只發(fā)現了1350顆具有潛在威脅的小行星，而總數估計有30000顆。LSST在智利的巡天將把目前這一可憐的發(fā)現率提高到75%。

至于更小的通古斯級別的天體，我們明確知道軌道的大約只占總數的1%。如果成功的話(huà)，“哨兵”將發(fā)現它們中的半數以上，并在撞擊發(fā)生前好幾年，甚至好幾十年，就能夠發(fā)出預警。這樣的話(huà)，我們又該如何來(lái)保護自己呢？

一切都取決于我們有多少預警時(shí)間。拉爾森說(shuō)：“預警時(shí)間越長(cháng)，避免小行星撞擊地球所需的方式就越柔和?！?/p>

盧杰說(shuō)，最好的辦法是采用一系列的偏轉機動(dòng)：先來(lái)一次大規模的撞擊，再用小推力來(lái)微調小行星的軌跡。這樣的“動(dòng)能撞擊”已有先例可循。2005年，NASA的“深度撞擊”任務(wù)就曾用一大塊銅重擊過(guò)坦普爾1號彗星（Tempel 1），不過(guò)它的目的只是為了弄清楚彗星的物質(zhì)構成。

歐洲航天局正在籌劃一個(gè)類(lèi)似的項目，打算前往65803號小行星Didymos，這是一對近地小行星中個(gè)頭較大的那顆。這個(gè)項目名為“小行星撞擊和偏轉評估”（AIDA），預計2020年前后發(fā)射升空，將攜帶一枚撞擊器撞擊那顆直徑800米的小行星，第二艘飛船將觀(guān)察撞擊的結果。

“撞擊應該會(huì )對小行星的軌道周期產(chǎn)生可以察覺(jué)的影響，不論是從地面上觀(guān)測，還是在太空中觀(guān)測，”AIDA項目規劃者安德烈斯·賈爾維茲（Andrés Gálvez）說(shuō)，“萬(wàn)一我們在相對較短的預警時(shí)間內必須采用動(dòng)能撞擊這種方式，當然我不希望這種情況真的出現，這個(gè)項目會(huì )給我們提供一些保證?！?/p>

對于次級偏轉，盧杰推薦使用引力牽引機（gravity tractor）。用他的話(huà)來(lái)說(shuō)，這種飛船用現有的技術(shù)就可以建造。在這種情形下，飛船必須非?？拷⌒行?，讓它們能夠感受到彼此的引力。飛船上的火箭輕輕地將它推離這顆小行星；相互之間的引力束縛則會(huì )牽引著(zhù)小行星移出構成威脅的軌道，就像被繩子牽住脖子的狗一樣。不論這顆小行星自轉速度有多塊，也無(wú)論它由什么物質(zhì)構成，這個(gè)方法應該都能奏效。

引力牽引機能夠通過(guò)相互之間的引力，緩慢地牽引小行星移出有可能威脅地球的軌道。圖片來(lái)源：《新科學(xué)家》

一些更富有想象力的想法也已經(jīng)被提了出來(lái)，例如：在小行星上安裝一枚火箭；使用“質(zhì)量引擎”通過(guò)拋射物質(zhì)來(lái)推動(dòng)小行星改變軌道；將陽(yáng)光聚焦在小行星表面蒸發(fā)部分巖石來(lái)迫使它偏移；甚至使用“彩彈”將小行星刷成白色，以便讓來(lái)自太陽(yáng)光的壓力逐漸將這顆小行星推出構成威脅的軌道?！八羞@些想法目前還都停留在科幻小說(shuō)的范疇之內，”盧杰總結說(shuō)。

如果我們將要面對的剛巧不是一場(chǎng)全球性災難，而是一場(chǎng)通古斯那樣的空中爆炸，那么就連偏轉小行星或許都沒(méi)有必要?！耙活w40米大小的天體必須要能夠飛經(jīng)人口稠密地區上空，才會(huì )引起足夠的擔心，”約曼斯說(shuō)，“決策者將不得不做出決定，到底是偏轉它（如果還有時(shí)間的話(huà)），還是讓它撞（極有可能撞進(jìn)海里或者無(wú)人區而造不成傷亡），以及是否要疏散受到威脅的地區?！贝藭r(shí)，應對小行星撞擊就會(huì )變得更像是我們非常熟悉的減災領(lǐng)域，就像是如何應對颶風(fēng)、地震或者火山噴發(fā)的預警。

核爆小行星

我們會(huì )不會(huì )仍有可能被某個(gè)大家伙，比如從太陽(yáng)系外圍秘而不宣飛快闖入的一顆彗星，打個(gè)措手不及呢？聯(lián)合國的一個(gè)小組委員會(huì )正致力于商討一個(gè)國際化應對的行動(dòng)方案。諷刺的是，它的下一次會(huì )議將在小行星2012 DA14“嗖嗖地”從我們頭頂上飛過(guò)時(shí)舉行。

與此同時(shí)，NASA還為全球性威脅準備好了應急計劃，類(lèi)似于布魯斯·威利斯（Bruce Willis）的那部電影：用核武器把有可能滅絕人類(lèi)的小行星炸掉。美國愛(ài)荷華州立大學(xué)的魏邦（Bong Wie，音譯）說(shuō)：“對于這種最后關(guān)頭的應急任務(wù)，沒(méi)有10到20年的預警時(shí)間，使用核爆炸裝置摧毀小行星是唯一技術(shù)上和經(jīng)濟上都可行的方案?！蔽喊畹男⌒行瞧D研究中心正在為NASA設計一枚能將危險的小行星或彗星摧毀的核導彈。

在1998年的電影《世界末日》中，布魯斯·威利飾演的主角登上一顆撞向地球的小行星，用核彈將它炸毀。圖片來(lái)源：IMDb.com

人們總有一種擔心，認為這樣的爆炸產(chǎn)生的碎片造成的破壞，可能跟原來(lái)的天體一樣大。但魏邦說(shuō)，爆炸會(huì )瓦解和粉碎小行星，“如果我們有至少幾個(gè)月的預警時(shí)間，爆炸產(chǎn)生的殘骸云就會(huì )遠遠超過(guò)地球的大小?！彼挠嬎惚硎?，只有不到0.1%的碎片最終會(huì )撞上地球。

為了炸毀小行星，核裝備必須在內部爆炸，而不能在表面引爆。因此魏邦設計的飛船將分成兩個(gè)部分：前半部分先在小行星上炸出一個(gè)撞擊坑，后半部分再在撞擊坑深處引爆核彈。他正計劃一項測試任務(wù)，他稱(chēng)之為“深度撞擊2號”，打算讓一艘飛船撞擊一顆較小的小行星，只是不進(jìn)行核爆。

聯(lián)合國外太空條約禁止任何國家在太空部署核武器。但如果真的需要的話(huà)，魏邦認為他的方案不會(huì )遇到任何真正的反對意見(jiàn)?！叭绻覀冊诤芏痰念A警時(shí)間內真要面對一場(chǎng)小行星撞擊，”他預言，“我不認為這會(huì )成為一個(gè)法律問(wèn)題！”

 

編譯自： 《新科學(xué)家》 Close call coming: Averting the asteroid threat