小行星多久会靠近地球一次?

毁灭性的大型小行星撞击事件很少发生,但小型岩石每天都会飞掠而过。
NASA asteroid concept
这张概念图描绘了一颗在太空中漂移的小行星。许多这样的天体频繁地经过地球。为了帮助为发现一颗可能撞击我们行星的行星做准备,美国宇航局定期进行演习,以确定国际社会如何应对这种威胁。图片来源:NASA/JPL-Caltech / 文字:NASA

太阳系中漂浮着数量惊人的小行星。人类已经数出了至少 140 万颗——很可能还有更多我们尚未发现的。 

我们观测到的大多数小行星都绕着太阳系主小行星带运行,它位于火星和木星之间,但其中很大一部分——被称为近地天体 (NEO)——的轨道会与地球绕太阳的轨道相交。其中一些近地天体最终可能会撞击地球,其影响范围从美丽的流星雨到整个物种的灭绝(抱歉了,恐龙)。

尽管那里有许多小行星,但太空也极其广阔。那么,这些小行星究竟多久才会靠近我们的星球一次呢?

简而言之:这取决于小行星的大小。就像小地震比大地震更频繁一样,小行星比毁灭性的大块岩石更频繁地从我们身边飞过。

据小行星专家、麻省理工学院教授理查德·宾泽尔 (Richard Binzel) 称,地球每天都会遭遇超过十吨的尘埃。这相当于每天有近二十头灰熊的尘埃撞击地球。但这些微小的尘埃粒子不会伤害我们——它们只会在大气层中燃烧殆尽,形成你可能许愿的那种流星。(如果你想一睹它们的风采,即将到来的英仙座流星雨是一个绝佳的观赏机会!)

宾泽尔解释说,再大一点,弹珠到保龄球大小的岩石“每天会被扫过几次,形成我们称为火流星的明亮条纹”。“当尺寸达到几个沙滩球大小时,每年就会有几次这样的天体出现,有时会留下可回收的碎片,我们称之为陨石。” 

半挂车大小的物体每世纪只撞击地球两到三次,而且——幸运的是对人类而言——其中大部分撞击都发生在海洋上,因为地球表面约 71% 被水覆盖。其中一个物体最近进入了地球大气层,2013 年在俄罗斯车里雅宾斯克上空。它在地面上空几英里处爆炸,但冲击波仍然强大到足以打破一些窗户。1908 年,一个大小是车里雅宾斯克陨石两倍的小行星在俄罗斯另一个地区爆炸,即通古斯大爆炸事件,将整个森林夷为平地。

最大的小行星——直径超过 140 米,例如华盛顿纪念碑大小——是最稀有的。宾泽尔说:“在这个尺寸范围内,它们的撞击足以产生严重的地方性或区域性破坏,如果撞击海洋,还会带来海啸风险。”“幸运的是,在人类的时间尺度上,这些撞击相当罕见,平均每 25,000 年一次。这是每世纪不到 1% 的概率,但在一生中仍然不是零。”宾泽尔表示,我们已经发现了并追踪了这一尺寸范围内约 40% 的小行星。

相比之下,导致恐龙灭绝的小行星直径达数千米——这是极为罕见的事件。我们知道有一颗相当大的小行星(直径略大于 300 米)将在不久的将来飞向我们,即Apophis。根据观测,天文学家预测它将在 2029 年、2036 年和 2068 年近距离飞掠。值得庆幸的是,它实际撞击地球的风险非常低。

天文学家们也在积极应对可能具有威胁性的小行星。事实上,美国宇航局双小行星重定向测试 (DART) 任务于 2022 年撞击了小行星 Dimorphos,展示了将小行星推离碰撞轨道所需的技术。

所谓的“行星防护”的主要问题之一是首先识别威胁。就在几周前,两颗大型小行星(2024 MK 和 2011 UL21,直径分别约为 150 米和 2300 米)从地球附近擦过。然而,2024 MK 小行星是在它飞掠地球和月球之间仅一周前才被发现的——这让人感到有些担忧。 

这张示意图展示了小行星 2020 QG 在近距离接近地球时轨迹的变化。这颗小行星是已知最接近但未撞击地球的天体。该小行星于美国东部夏令时间周日凌晨 12:08(太平洋时间周六晚上 9:08)飞掠了南印度洋上空 1830 英里(2945 公里)处。图片来源:NASA/JPL-Caltech

发现太阳系中所有微小的岩石碎片是一项艰巨的任务。宾泽尔解释说:“地球及其上的望远镜是我们绕太阳运行的不断移动的平台。小行星也在绕轨道运行,要想被发现,小行星必须在地球的夜晚一侧飞过,并且朝向望远镜恰好指向的方向。”“有时,这两个轨道之舞的节奏几十年都不利于被发现。”

为了尽可能多地发现小行星,我们需要大型望远镜和相机每晚一遍又一遍地观测大片天空。一些正在建设中的设施将承担这项任务——即地球上的维拉·鲁宾天文台和太空中的近地天体探测器 (NEO Surveyor) 卫星。鲁宾天文台是一个目前正在智利建设的大型天文台,预计在每三天扫描一次整个天空发现数百万颗小行星。NEO Surveyor 是美国宇航局的一台太空望远镜,将于 2027 年发射,专门设计用于全职搜寻小行星五年,有望识别出 90% 以上的潜在危险小行星

宾泽尔补充说:“如果我们不认真对待小行星探测的挑战,我会感到担忧。但最终,美国宇航局及其资金来源正在承担起成人应有的责任,进行必要的搜索,以确保我们的小行星未来是安全的。”如果一切顺利,天文学家将能够自信地说出未来一个世纪是否会有重大撞击——如果我们发现了一些危险的东西,那么也许是时候投资 DART 的后续计划了。

 

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Briley Lewis

撰稿人

Briley Lewis 博士(她/她)是一位自由撰稿的科学作家和天文学家。在 Twitter @briles_34 上关注她,或访问她的网站 www.briley-lewis.com。


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