“宇宙射击场”：地球如何自保？

参考消息网9月27日报道 澳大利亚《悉尼先驱晨报》网站日前刊文称，那是2013年，一颗奥运会标准游泳池大小的小行星朝着地球飞驰而来。发生撞击的可能性已经排除，但这对天文学家来说是一件大事。科学家保罗·乔达斯解释了这块大岩石是如何与地球擦肩而过的。当时，它比很多卫星都更接近地球，通过望远镜可以清晰地看见它。

一颗流星撞击地球的概率有多大？为什么太空垃圾会回到地球？我们的准备状态如何？文章摘编如下：

陨石从何而来

天文学家阿德里安·德维尔普瓦扫视着纳拉伯平原布满尘土的地面。数周前，一个摄像机捕捉到了一道“像满月一样明亮”的光落在澳大利亚西部一家路边餐馆附近。这名天文学家来到现场调查，找到一块黑色岩石——它很容易与袋鼠粪便混淆。

这块岩石如橙子一般大小，有着明确无误的光泽。德维尔普瓦把它拿起来，小心翼翼地放进取样袋。它感觉比普通岩石要重得多——这是它来自外星的一个迹象。

一旦像这样的物体降落在地面，它们就被称为陨石。当它们加速穿越大气层，它们就是流星。在太空中，一块岩石的直径如果小于大约1米，它就是流星体；如果大于大约1米，它就是小行星。

如果你有幸看到一颗流星，那么你看到的是流星与大气层摩擦时发出的光。美国加利福尼亚州搜索外星文明研究所的流星天文学家彼得·延尼斯卡斯说：“你可以看到这块岩石的所有这些运动和动能，物质蒸发后产生气体。气体与空气相撞，你可以看到发光。”

岩石的大部分解体并蒸发，变成尘埃。凡是落到地面、体积如鹅卵石大小或比鹅卵石大一些的岩石，通常不到进入大气层的岩石的1%。

大约40亿年前，早期的太阳系是一大团尘埃和气体。随着物质围绕太阳旋转数百万年，一些尘埃聚集形成行星。澳大利亚科廷大学沙漠火球网络负责人埃莉诺·桑瑟姆说：“这些天体越来越大，它们解体，但也聚合。”但有一些天体没有聚在一起，这就是小行星。她说：“基本上是碎石。它们很多比地球更古老，是行星形成过程的残余物。”

这些碎石之间联系松散，它们有时掠过我们的星球，但大多不会与地球相撞。乔达斯说：“它们绕着太阳转，地球绕着太阳转，我们不在同一轨道上。”太阳系中小行星最密集的区域在火星与木星之间的主小行星带。它包含110万至190万颗直径超过1公里的小行星，以及数百万颗体积更小的小行星。

在数百万年的时间里，岩石相互碰撞，来自木星的引力等力量可能导致它们偏离轨道，进入“高速公路”——它们从主小行星带弹出，飞向不同区域，甚至其他行星。

地球上已经发现了7万多颗陨石，但科学家们只知道其中极少数陨石来自太阳系什么地方。

如何防御撞击

小行星“阿波菲斯”以古埃及邪恶和混乱之神的名字命名。2029年4月13日星期五，它将飞越地球，与地球的距离比许多气象卫星和通信卫星更近。20年前首次发现这颗直径340米的小行星时，科学家认为它撞击地球的概率为2%至3%。乔达斯说：“我们从未见过这么大一个天体有这么大的撞击概率。一个这么大的天体一旦撞击地球，会造成巨大破坏。但我们知道它不会撞击地球。”随着“阿波菲斯”环绕太阳飞行并飞向地球，2036年和2068年撞击地球的可能性也被排除。

我们应客观看待这种担忧，因为这种中等体积的小行星每一万年或两万年撞击地球一次。地球上有190个已知的陨石坑；其中最古老的陨石坑是位于西澳大利亚的亚拉巴巴陨石坑，是大约22亿年前的一次撞击留下的。

去年，一个冰箱大小的航天器在距离地球1100万公里的地方与一颗小行星相撞。这标志着一个新时代的到来。这次有意设计的撞击被称为“双小行星重定向测试”，美国国家航空航天局称之为“防御行星的分水岭时刻”。它成功地改变了小行星“双形态”的轨道。“双形态”是一颗围绕体积更大的小行星“双胞胎”运行的卫星。这两颗小行星都不会对地球构成威胁，但航天器成功地使“双形态”绕“双胞胎”运行一周的时间缩短了32分钟，并在此过程中进行了概念验证。NASA局长比尔·纳尔逊说：“这次任务表明，NASA正在努力准备应对宇宙对我们的任何挑战。”此后，天文学家一直在分析这项任务的数据，评估航天器如何保护地球免遭危险的小行星的撞击。

科学家计划研究的另一个解决方案是，发射另一种被称为离子束偏转器的航天器，与这颗小行星会合，并与它结伴飞行。这种航天器将把它的一个离子推进器的排气管导向小行星，从而随着时间推移改变小行星的轨迹。乔达斯说：“我们模拟了这一过程，效果似乎相当好——不像动能撞击器那么有效，但它没有那么多让事情复杂化的问题。”

现在应该做更多的准备吗？乔达斯说，或许不用。他说：“直径100米的小行星撞击地球极其罕见，大约每1万年有一次。很难证明有理由部署大量基础设施，以便阻止一个未来可能几十年或几百年后的威胁。我们当然希望证明我们能够做到这一点，例如就像我们在DART任务中所做的那样，也许我们还应该测试其他技术，比如离子束。”

谨防太空垃圾

当1979年NASA的第一个空间站“天空实验室”开始从轨道坠落时，没有人能准确预测它在哪里再入地球大气层。就在一年前，来自一颗俄罗斯卫星的放射性碎片散落在加拿大各地。在美国，一些人在T恤衫或自家屋顶涂上了靶心图案。在澳大利亚，应急部门处于戒备状态。随着“天空实验室”即将再入大气层的消息传来，当时17岁的斯坦·桑顿冲到西澳大利亚南海岸埃斯佩兰斯的一个瞭望台。午夜刚过，他看到天空中有物体燃烧起来，发出红色、橙色和绿色的闪光。他回忆说：“后来出现了一次音爆。”

如今，太空中被跟踪的人造物体有2.7万多个，包括1.37万块碎片和2000多个用过的火箭体。这只是被认为存在于太空中的1.3亿块“垃圾”中的一小部分。澳大利亚国立大学天体物理学家布拉德·塔克说：“那些数以百万计的碎片大多非常微小，它们会在地球大气层中燃烧，从来都不是个问题。你可能都看不到它。我们之所以担心这些小天体，是因为其他航天器会撞上它，并产生扩散效应。”

尽管如此，太空垃圾落到人口稠密地区的情况还是很少见。2021年，美国华盛顿州一名农民在地里发现了一个来自太空探索技术公司火箭的压力容器。在2022年太空探索技术公司的一次载人发射任务之后，至少有6块太空垃圾降落在澳大利亚新南威尔士州的几个农场。塔克说，最大的直径超过2米。

澳大利亚针对本国太空垃圾的立法要求，在获得发射航天器的许可之前，运营方必须制定减少垃圾的策略。澳大利亚航空局太空监管办公室负责人克里斯托弗·德路易斯说：“如果是要再入大气层并降落到地面，就必须以尽可能安全的方式进行。你可以通过停止发射来阻止所有太空碎片……但你需要平衡进入太空的好处，同时以安全方式进入太空。”澳大利亚政府的危机管理框架还指定官员在发生“太空天气、小行星或地外天体撞击地球”以及涉及太空垃圾的事件中所承担的角色。

对于天文爱好者来说，如何辨别一颗流星和一大块太空垃圾？延尼斯卡斯说，一颗流星会以极快的速度划过，而“典型的航天器再入大气层看起来就像一大堆小碎片非常壮观、非常缓慢地在天空中移动”。