假如巨型隕石突然襲來,我們該怎麼辦?
火山、海嘯、氣候變化……地球生物被「洗牌」的方式可謂層出不窮。而其中最令人「防不勝防」的,當數天外來客──隕石的來訪。

隕石接近地球的想像圖| Erik Simonsen via Photographer's Choice/Getty Images Plus
就在上週(2019年7月25日),一顆直徑57-130公尺的小行星以相對地球每秒24.5公里的速度和我們「擦肩而過」,距離地球僅7.3萬公里(約為地月平均距離的五分之一)[1]。
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撰文: 綠洲
假如巨型隕石突然襲來,我們該怎麼辦?
火山、海嘯、氣候變化……地球生物被「洗牌」的方式可謂層出不窮。而其中最令人「防不勝防」的,當數天外來客──隕石的來訪。
隕石接近地球的想像圖| Erik Simonsen via Photographer's Choice/Getty Images Plus
就在上週(2019年7月25日),一顆直徑57-130公尺的小行星以相對地球每秒24.5公里的速度和我們「擦肩而過」,距離地球僅7.3萬公里(約為地月平均距離的五分之一)[1]。
如果這個傢伙真的與地球「親密接觸」,造成的破壞無疑是災難性的。
↑↑↑↑↑隕石接近地球的想像圖| Erik Simonsen via Photographer's Choice/Getty Images Plus
而值得一提的是,與那些長期被記錄在案和時刻受到「監視」的小行星不同,這顆名為2019 OK的天體,是在飛臨地球的前一天才被人們發現的,這著實令天文學家們捏了一把汗。澳洲的天文學家邁克爾.布朗(Michael Brown)評論道:「它就像是憑空冒出來的一樣」 [2]。
其實,自從地球形成開始,這些天外來客們就頻繁「拜訪」地球。早期的隕石撞擊,對地球的「成長」起到了積極的作用──比如說促進早期地殼形成[3]。
但後來,地球上演化出了千姿百態的生命,天體撞擊就成了影響生物生存的威脅。而同為地表生物的我們,也因此格外關注此問題,尤其是那些破壞力強大的大型隕石和小行星。
那麼,什麼樣的天體碰撞可能會對我們造成傷害呢?這由它們的「體型」說了算。
如果掉下來的物質很小,如進入大氣層後減速的灰塵顆粒,幾乎不經歷加熱過程。這些細小的灰塵顆粒經常會被平流層的飛機捕捉到。
當掉下來的物質稍微大那麼一點,進入大氣層後就可能形成美麗的流星,個別情況下還能形成壯觀的流星雨。在墜落過程中,大部分的能量轉化成了美麗的等離子尾巴。這種級別的天體不會對我們造成巨大傷害,大家可以放心許願。
劃過夜空的流星| pixabay
一旦掉下來的物質大小達到公尺級,它們就不再是進行許願的對象了。大尺寸隕石的降落往往產生具有破壞力的衝擊波。它們的到來經常伴隨著巨大的聲響和刺眼的強光。
大型天體撞擊地球想像圖| pixabay
尺寸達到幾十公尺的隕石,在降落過程中只有少量能量轉化成了等離子體和輻射,大部分能量還是會轉化成聲音和衝擊波。一但它降落在人類聚集區,就會造成嚴重的生命財產損失。比如2013年2月,一顆直徑僅20公尺左右的隕石從天而降,在俄羅斯車里雅賓斯克(Chelyabinsk)上空爆炸,造成了廣泛的地面破壞和大約1500人受傷[4]。
如果隕石達到了100-500公尺大小,就會在地球上砸出巨大的隕石坑,釋放出大量的濺出物,場面足以遮天蔽日。
巨型隕石可能會對地球生物造成威脅| Science
如果撞擊地球的天體達到了10公里左右,產生的大量噴出物會圍繞在地球周圍並長期影響地球氣候。白堊紀─古近紀之交的生物大滅絕事件就和這種規模的天體撞擊有關[5]。
巨大的天體撞擊地球會帶來不可估量的災難,想要解決這個關係全人類生存的大問題也不容易。
例如,我們具體要開展什麼樣的科學技術工作,分別對什麼樣的天體進行防禦?如果需要開展類似的研究,可能會面臨大量的經費和心血付出。這些潛在的測試和防禦系統該由誰來建立和負責?為了進行天體防禦,國家之間又該進行怎樣的合作?[6]
1994年7月17日4時15分,一顆名為蘇梅克-列維九號(Shoemaker-Levy 9)的彗星碎片與木星相撞[7]。這一直觀撞擊事件引發了人們對天體撞擊的防禦意識,科學家們開始積極主動的展開了防禦性觀測。研究的主要對像是近地天體(Near Earth Object, NEOs),即近日點距離小於1.3個天文單位(一天文單位長度為149,597,870,700公尺)的天體總稱。
然而觀測和監控近地天體並不是一項容易的任務。觀測內容主要集中在它們的位置、體積大小、軌道和其他性質上。來自美國加州帕薩迪納噴射推進實驗室(Jet Propulsion Laboratory)、近地天體觀測(NEOWISE)的首席研究員艾美.美因茨(Amy Mainzer)和她的同事們,專注於利用太空紅外相機技術來幫助尋找近地天體。但是在茫茫太空大背景下,近地天體顯得又小又遠,對不同尺寸的近地天體進行測繪,就像是在黑色的夜空中尋找煤塊或打印機墨粉一樣[8]。
對不同大小隕石的防禦策略有很大不同。小型隕石很難被發現和預測,但是它們不會對地球造成巨大傷害。而那些大尺寸、能夠造成巨大破壞的隕石,雖然很容易檢測到,但如果真的朝地球飛過來,我們能做的非常有限。
近地物體相機(NEOCam)執行近地天體拍攝任務的模擬圖| NASA
首先,我們必須保證在近地天體距離地球較遠的時候就發現它們,這樣才能最大限度地保證反應時間。其次,稍小一點的也許可以將其破碎,但是太大的天體,只能寄希望於在物理上「推動」近地天體遠離地球撞擊軌道。而計算這種推力所需的能量,則要進一步了解近地天體的大小、質量、內部組成和運動方式等其他特性。
一顆已經被觀測到的近地小行星| NASA
在2019年行星防禦會議上,科學家們就針對隕石威脅的問題展開了討論和「模擬演習」。在其中一項演習中,一顆140-260公尺級別的小行星正在以每秒19公里的速度飛向地球,一旦發生碰撞將釋放出100兆噸-800兆噸TNT當量的能量(相當於7000-450000顆廣島原子彈)。科學家擬定的策略,是聯合NASA和其他國際合作單位,在它給地球造成嚴重破壞之前,使用多個撞擊器將其推離撞擊軌道[9]。
不過對於此類計劃,也有很多質疑的聲音。地球已經幾千萬年都沒有經歷大的天體撞擊事件了,如此興師動眾是否有必要?對此,近地天體研究中心主任,保羅.喬達斯(Paul Chodas)表達了他的觀點:「我們需要不斷挑戰自我,提出尖銳的難題。如果不對最壞的情況進行研究,那就什麼都學不到。」
顯然,宇宙天體防禦事件難度巨大,現階段的觀測和模擬仍是這項偉大人類事業的初步工作。對於隕石的防禦問題,人類仍有很長的路要走,好在世界各國正在為應對困難而積極合作,盡最大努力把「飛來橫禍」的災難降到最低。(編輯:Yuki)
參考資料:
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