几天前，一颗小行星与地球擦肩而过，我们几乎毫不知情

　　|· 本文来自“我是科学家”·|
　　火山、海啸、气候变化……地球生物被“洗牌”的姿势可谓层出不穷。而其中最令人“猝不及防”的，当数天外来客——陨石的来访。

　　陨石接近地球的想象图 | Erik Simonsen via Photographer's Choice/Getty Images Plus
　　就在上周（2019年7月25日），一颗57~130米尺寸的小行星以相对地球24.5 千米 / 秒的速度和我们“擦肩而过”，距离地球仅7.3万千米（约为地月平均距离的五分之一）[1]。
　　如果这个家伙真的与地球“亲密接触”，造成的破坏无疑是灾难性的。

与地球“擦肩而过”的2019 OK（好在有惊无险） | watchers.news

　　而值得一提的是，与那些长期被记录在案和时刻受到“监视”的小行星不同，这颗名为2019 OK的天体，是在飞临地球的前一天才被人们发现的，这着实令天文学家们捏了一把汗。澳大利亚的天文学家迈克尔·布朗（Michael Brown）评论道：“它就像是凭空冒出来的一样”[2]。
从美丽尘埃到恐怖灾难定制
　　其实，自从地球形成开始，这些天外来客们就频繁“拜访”地球。早期的陨石撞击，对地球的“成长”起到了积极的作用——比如说促进早期地壳形成[3]。
　　但后来，地球上演化出了千姿百态的生命，天体撞击就成了影响生物生存的威胁。而同为地表生物的我们，也因此格外关注此问题，尤其是那些破坏力强大的大型陨石和小行星。
　　那么，什么样的天体碰撞可能会对我们造成伤害呢？这由它们的“体型”说了算。
　　如果掉下来的物质很小，如进入大气层后减速的灰尘颗粒，几乎不经历加热过程。这些细小的灰尘颗粒经常会被平流层的飞机捕捉到。
　　当掉下来的物质稍微大那么一点，进入大气层后就可能形成美丽的流星，个别情况下还能形成壮观的流星雨。在坠落过程中，大部分的能量转化成了美丽的等离子尾巴。这种级别的天体不会对我们造成巨大伤害，大家可以放心许愿。

　　划过夜空的流星 | pixabay
　　一旦掉下来的物质大小达到米级，它们就不再是进行许愿的对象了。大尺寸陨石的降落往往产生具有破坏力的冲击波。它们的到来经常伴随着巨大的声响和刺眼的强光。

　　大型天体撞击地球想象图 | pixabay
　　尺寸达到几十米的陨石，在降落过程中只有少量能量转化成了等离子体和辐射，大部分能量还是会转化成声音和冲击波。一但它降落在人类聚集区，就会造成严重的生命财产损失。比如2013年2月，一颗直径仅20米左右的陨石从天而降，击中了俄罗斯车里雅宾斯克（Chelyabinsk），造成了广泛的地面破坏和大约1500人受伤 [4]。
　　如果陨石达到了100~500米大小，就会在地球上砸出巨大的陨石坑，释放出大量的溅出物，场面足以遮天蔽日。

　　巨型陨石可能会对地球生物造成威胁 | Science
　　如果撞击地球的天体达到了10千米左右，产生的大量喷出物会围绕在地球周围并长期影响地球气候。白垩纪-古近纪之交的生物大灭绝事件就和这种规模的天体撞击有关[5]。
天体防御：刚起步的人类事业
　　巨大的天体撞击地球会带来不可估量的灾难，想要解决这个关系全人类生存的大问题也不容易。
　　例如，我们具体要开展什么样的科学技术工作，分别对什么样的天体进行防御？如果需要开展类似的研究，可能会面临大量的经费和心血付出。这些潜在的测试和防御系统该由谁来建立和负责？为了进行天体防御，国家之间又该进行怎样的合作？[6]
　　1994年7月17日4时15分，一颗名为苏梅克-列维九号的彗星碎片与木星相撞[7]。这一直观撞击事件引发了人们对天体撞击的防御意识，科学家们开始积极主动的展开了防御性观测。研究的主要对象是近地天体（Near Earth Object, NEOs），即近日点距离小于1.3个天文单位（一天文单位长度为149597870700米）的天体总称。
　　然而观测和监控近地天体并不是一项容易的任务。观测内容主要集中在它们的位置、体积大小、轨道和其他性质上。来自美国加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室、近地天体广角红外线探测望远镜（NEOWISE）的首席研究员艾米·美因茨（Amy Mainzer）和她的同事们，专注于利用空间红外相机技术来帮助寻找近地天体。但是在茫茫太空大背景下，近地天体显得又小又远，对不同尺寸的近地天体进行测绘，就像是在黑色的夜空中寻找煤块或打印机墨粉一样[8]。
　　对不同大小陨石的防御策略有很大不同。小型陨石很难被发现和预测，但是它们不会对地球造成巨大伤害。而那些大尺寸、能够造成巨大破坏的陨石，虽然很容易检测到，但如果真的朝地球飞过来，我们能做的非常有限。

　　近地物体相机（NEOCam）执行近地天体拍摄任务的模拟图 | NASA
　　首先，我们必须保证在近地天体距离地球较远的时候就发现它们，这样才能最大限度地保证反应时间。其次，稍小一点的也许可以将其破碎，但是太大的天体，只能寄希望于在物理上“推动”近地天体远离地球撞击轨道。而计算这种推力所需的能量，则要进一步了解近地天体的大小、质量、内部组成和运动方式等其他特性。

一颗已经被观测到的近地小行星 | NASA

　　在2019年行星防御会议上，科学家们就针对陨石威胁的问题展开了讨论和“模拟演习”。在其中一项演习中，一颗140~260米级别的小行星正在以19千米/秒的速度飞向地球，一旦发生碰撞将释放出100兆吨~800兆吨TNT当量的能量（相当于7000~450000颗广岛原子弹）。科学家拟定的策略，是联合NASA和其他国际合作单位，在它给地球造成严重破坏之前，使用多个撞击器将其推离撞击轨道[9]。
　　不过对于此类计划，也有很多质疑的声音。地球已经几千万年都没有经历大的天体撞击事件了，如此兴师动众是否有必要？对此，近地天体研究中心主任，保罗·乔达斯(Paul Chodas)表达了他的观点：“我们需要不断挑战自我，提出尖锐的难题。如果不对最坏的情况进行研究，那就什么都学不到。”
　　显然，宇宙天体防御事件难度巨大，现阶段的观测和模拟仍是这项伟大人类事业的初步工作。对于陨石的防御问题，人类仍有很长的路要走，好在世界各国正在为应对困难而积极合作，尽最大努力把“飞来横祸”的灾难降到最低。(编辑：Yuki)
参考文献：

• https://cneos.jpl.nasa.gov/ca/
  
• https://www.livescience.com/66043-giant-asteroid-flyby-surprises-astronomers.html?utm_source=notification
  
• Johnson, T. E., Gardiner, N. J., Miljković, K., Spencer, C. J., Kirkland, C. L., Bland, P. A. & Smithies, R. H. (2018). An impact melt origin for Earth’s oldest known evolved rocks. Nature Geoscience, 11, 795–799.
  
• Popova, O.P. et al., 2013. Chelyabinsk airburst, damage assessment, meteorite recovery, and characterization. Science (New York, NY) 342 (6162), 1069–1073.
  
• Schulte, P., Alegret, L., Arenillas, I., et al. 2010. The Chicxulub asteroid impact and mass extinction at the Cretaceous- Paleogene boundary. Science 327, 1214–1218.
  
• Morrison, D. (2005). Defending the Earth against asteroids: the case for a global response. Science and Global Security, 13(1-2), 87-103.
  
• http://wikipedia.moesalih.com/Shoemaker-Levy
  
• https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-04/aps-htd041119.php
  
• https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7386
  

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