7天前,我们不知不觉差点被灭绝

  7月31日,一则大“新”闻突然在互联网上热传起来
  就在上周四7月25日,一颗巨大的小行星,突然直奔地球而来,几乎没有任何告警时间,就紧贴地球擦边而过!地球差点就完蛋了!
  刚看到这则新闻时,的确非常震惊,这至少是人类有现代天文学认知以来,距离毁灭性撞击最近的一次。

  但看了一下细节,跟“人类浑然不觉就突然灭绝了”,其实还差着好几个量级。

  图:突然出现在人类视野中,被命名为“2019OK”的小行星

  2019OK小行星若撞击地球,相当于1亿吨当量氢弹爆炸
  这颗小行星的确是在飞越前几个小时,才被巴西奥利维拉的SONEAR天文台发现。
  而且可怖的是,由于是迎面直奔而来,所能观测到的轨道曲线极不完整——因为几乎看不见弧段。
  所以当时估算的轨道参数不确定性,高达7(0表示良好,9表示高度不确定)。
  设想体会一下,一颗子弹,不,一颗超级原子弹正冲你迎面高速直奔而来,想一想这种令人窒息感觉吧。
  随后确认,国际标准时7月25日(周四)01:22(北京时间09:22),它以每秒24.5公里、每小时88200公里的较高速度,擦边掠过地球,距离最近只有73036公里。
  也就是只有月地平均距离(LD)38.44万公里的0.19倍,相当于不少高轨卫星的高度,在行星尺度上已经是极近距离了。
  这颗小行星按发现时间顺序被命名为2019 OK(O代表为7月下半月,K代表时段内发现顺序),大小一开始被估计为17~39米,算突发新闻,但还不算大新闻。

  但随后被进一步的跟踪观测,修正为57~130米,这就升格为大新闻了。

  图:小行星逼近地球的想象图
  按初测大小,如果17~39米大小的小行星与地球发生撞击,爆炸释放的当量大约是60万~600万吨TNT。
  根据NASA-JPL近地物体研究中心(CNEOS)的概率估算,这样的事件大约每80~800年就会发生一次。

  而在现代史上这就已经发生过两次,一大一小——那就是1908年的通古斯大爆炸、2013年的车里雅宾斯克小行星。

  图:导致1908年通古斯大爆炸的小行星飞掠方向示意图。
  1908年的通古斯大爆炸,依最新的勘察测算,当量大约为300~500万吨TNT,小行星大小大约是30~40米。
  这颗小行星在大气层中受气动加热阻力影响,分裂爆炸的高度,估算为10~6公里,地面砸出了3个直径为90~200米的陨石坑,但陨石已经气化。
  而为了纪念这一事件,6月30日也被定为“国际小行星日”。
  2013年的车里雅宾斯克小行星撞击,当量约50万吨,小行星大小约17米。

  由于体积小,受气动摩擦加热影响大,爆炸高度预估在70~30公里,陨石碎片留下了最大直径6米的撞击坑,事件共造成1500人受伤。

  图:2013年车里雅宾斯克小行星撞击事件现场图
  所以按最初的估计,2019 OK贴近地球,还不算特别大的事。
  但如果按新的测算大小,如果发生撞击的话,当量将高达2000万~2亿吨。
  按概率,这个级别的撞击至少要1500~15000年才会发生一次。
  这在进入文明时代后的人类史上或许有过,但没有留下目击记录,或者落入了海洋里。
  而人类爆炸过最大的“沙皇氢弹”—— 1961年10月30日苏联在新地岛用图-95扔下去的АН602,当量是5000万吨,爆炸高度4200米。

  结果火球闪光在1000公里外的地方都可看见,产生的蘑菇云高达64公里,冲击波、热辐射杀伤范围超过50公里,破坏范围近100公里。

  图:人类爆炸过当量最大的“沙皇氢弹”
  那么如果2019 OK小行星落到陆地上,必将造成区域性毁灭。因为仅按平均值80~90米估算,那就是近1亿吨的当量。
  当然一般来说,坠地小行星,大部分将按概率落入占地球表面积70%的海洋,那就要好一点。而且地球陆地上大部分地区也都是无人居住的,像荒原、冻土、沙漠——
  所以即使这样大小的小行星撞击了地球,它也有可能并未伤害太多人——

  2004年印尼大海啸是地震10亿吨当量引发的,也只是10多米高的海浪,这个只是十分之一威力。

  图:小行星直径与被杀人数的估算,来自英国曼彻斯特大学的研究,发表在《地球物理快报》上。
  可怕的不测小行星
  这件事最令人震惊的,还不是一颗小行星差点撞击地球,而是为什么在遭遇前几个小时才被发现?
  这一点已经以让人类感到恐慌。
  因为直径100米级别的近地小行星,被天文学家所掌握的比例,估测仅有5%。
  它们数量太多。目前人类的观测能力还力有不逮,而且其实它们也非常常见。
  在太阳系里无数小行星来来去去,经常可以偶然看到一块飞驰的太空岩石,几天后它就消失了——可能未来几十年内都无法再观测到。

  仅仅今年前7个月,飞进地月距离(1LD)以内(按太空尺度非常非常近了)的小行星/太空岩石,就有32起。整个2018年则有77起。

  在2019的这批掠地小行星里面,有更近的AS5(1.5万公里),也有尺度相当、就在前一天刚刚飞掠的OD(0.93地月距离)。

  图:各栏依次是小行星编号、最接近时间、与地球距离单位(地月距离LD|地日距离AU)、小行星长度估算
  当然,距离如此之近、体量如此之大,OK确实是独一份。﹛2000万~2亿吨的当量,也足以让人类感到后怕。
  现在倒推轨道计算,2019 OK上一次接近地球是2017年2月。然而当时的轨道距离超过4000万公里,不可能被发现。

  另外,根据7月24日飞掠地球时空间关系测算,如果2019 OK轨道有些许时间偏差,或者受到地球引力影响,KO上地球,撞击点应该也是大西洋中央,最糟也是落入人口稀疏的非洲中部,不至于会对人类造成全球性影响。

  图:2019 OK的轨道示意图
  其实在此之前,天文学家一直最关注的,本来还是10月3日轨道要与地球擦肩的2007 FT3。
  这颗小行星直径估测约260~595米,置信值大约340米,重达5500万吨,如果击中地球,那么当量将相当于27亿吨TNT。这样的撞击概率为10万年一次。
  当然,天文学家一直在密切跟踪它的轨道,不断校正最新数据。根据最新观测结果,它通过地球最近点的距离将超过42万公里,超过月地距离。
  天文学家确信这颗小行星撞击地球的可能性很小,虽然不绝对为0,而是0.0000092%,即1100万分之一,实际上等于0。
  另外还有一颗撞击概率较高的2006 QV89,这是一个直径约40米的小行星,也就是接近造成通古斯爆炸的大小。
  根据2006年8月发现时,追踪10天的轨道观测计算,它在2019年9月9日与地球相撞的几率是7300分之一。但这与需要采取行动的百分之一概率还相去甚远。

  由于2006 QV89体积更小,最近欧空局和欧洲南天台才重新发现了它的轨迹,再次确认不会撞击地球。

  图:2006 QV89小卫星轨道示意图

  事实上,在NASA和欧空局天文学家的观测名单里,列有约850多个可能对地球产生威胁的小天体。
  直径300米以上、轨迹曾经出现被捕捉过,按计算有可能接近(注意仅仅是接近)造成威胁的,也都被列入观察。
  像这样体量的小行星如果撞击,当量为20亿吨TNT,大约每7万年发生一次。
  直径达1公里级别的近地小行星,轨道更是几乎都在人类的密切掌控当中。
  这样的小行星如果撞击,当量为1000亿吨TNT,大约每70万年发生一次。

  至于要造成地球物种大灭绝——比如2.5亿年前二叠纪末大灭绝、6500万年前白垩纪末大灭绝这两次天地大撞击,那需要一颗直径10公里的小行星,概率是一亿年以上。

  但难度在于直径300米以下、乃至150米以下。这也能造成多达20亿吨、至少也有3亿吨的巨大爆炸,足以重创人类文明。
  人类发现小行星的手段日益精进
  美国国会一直在敦促NASA探测和追踪可能威胁地球的小行星。1998 年,美国国会要求 NASA 在 10 年内找到直径大于 1 公里的近地小行星。
  2005 年,美国国会将这一目标扩大到 90%以上、直径140米以上的  近地小行星。到目前为止,科学家们掌握了大约 25000 颗,估测掌握率 30%,还远远不够。
  像在那个2019年的32起掠地小行星清单里面,还不包括MO。

  这颗如冰箱大小的太空岩石,6月22日UT 21:30被位于夏威夷的太空望远镜看到后几小时,就与地球大气层相撞,并在波多黎各正南方向的天空爆炸。当量为3000~5000吨。

  但总的来说,现在的近地小行星并不比是过去以前增多了,只是人类越来越善于发现它们,参与小行星观测的机构也越来越多。
  像倒推到不久前的2002年。1月7日,一颗有﹛三个足球场大小﹜的小行星在离地球两个月地距离的地方越过,在越过前一个月才发现它。

  3月8日,一颗相当于﹛18层楼大﹜的小行星在离地球48万公里处飞过,只比月地距离大一点。结果路过时竟完全没有被察觉,直到4天后它在太阳的照耀下发光,人们才在黑暗的天空中发现了它,编号为2002EM7。

  图:如果在深邃的太空中发现小行星是很大的技术难题
  而到了7月9日,天文学家新发现一颗﹛直径2公里﹜的小行星2002 NT7,最初计算它将在2019年2月1日与地球相撞,﹛近万亿吨的爆炸威力足以让人类灭绝。
  这一消息迅速引发了恐慌,主流媒体纷纷跟进。随后经过半个月的跟踪观测和计算,碰撞概率先是下降到百万分之四,最后完全排除了相撞可能。
  最后,在2019年2月1日,2002 NT7与地球的距离实际高达半个地日距离,也就是压根差不着边的位置。但这股恐慌传言一直延续流传到2018年。

  现在,天文学家的设备和技术在发现小行星上可以做得越来越好。红外光波探寻近地天体技术的应用,使目前已知的近地天体数量大幅增加,而随着空间望远镜的部署,人类的视野可能会更加开阔!

  图:人类的探测手段日益精进。
  人类能在小星球撞击地球前改变其轨道吗?
  最后,蕴含﹛1亿吨爆炸能量﹜的2019 OK事件,还是再次提醒人类,还是有必要做好准备,掌握直径30米以上的小行星,至少要在撞击前有足够时间准备。
  这就需要更多的天文望远镜,需要更多的资金和人力投入,持续改进寻找和追踪潜在危险小行星。
  最后,还需加速小行星防御技术的加速发展。所以,NASA已经开始测试地球防御系统。
  按计划,NASA的DART飞船将于2021年发射升空,这艘飞船的目标是小行星“迪戴莫恩”(Didymoon)——一个双小行星系统的“小个子”成员。

  2003年11月,这颗小行星曾经与地球轨道相近,距离为590万公里。阿雷西博天文台的射电望远镜对这个双小行星系统进行了观测,获取了雷达图像。“迪戴莫恩”环绕个头更大的小行星“迪戴莫斯”(Didymos)运行。

  图:小行星“迪戴莫恩”雷达图像
  2022年10月,DART飞船将以大约每小时2.17万公里,也就是每秒6公里的速度撞击“迪戴莫恩”。
  虽然这种撞击只能略微改变来袭小行星的速度,但如果尽早发现袭击者,及早干预,随着时间的推移,速度的微小变化也足以让来袭小行星的轨道发生较大偏离,进而让地球幸免于难。

  能否利用所谓的“动能撞击器”技术,成功改变小行星“迪戴莫恩”的轨道,届时便可见分晓。

  图:DART飞船撞击“迪戴莫恩”小行星可改变其轨道。
  说到底,在地球文明已经发展到这个程度的今天,如何真正终结小行星撞击地球的毁灭性事件,这关乎全人类的命运……