

2018年12月,一颗直径10米(33英尺)的陨石在白令海上空爆炸。2018年6月,一颗较小的陨石,直径约2.7-3.7米(9-12英尺),在博茨瓦纳上空爆炸,并向沙漠洒落陨石碎片。2013年,一颗直径18米(60英尺)的陨石在俄罗斯车里雅宾斯克上空爆炸,产生的冲击波足以摧毁建筑物并导致一千多人受伤。这种空中爆炸大约每世纪只发生一到两次。更少见的可能是小行星以足够大的碎片落到地面并留下陨石坑。但很难确定:根据NASA行星防御官林德利·约翰逊的说法,90%的陨石撞击地球表面都在无人区。
在本世纪结束之前,人类希望能够前往月球和火星。未来的宇航员将面临许多风险,例如辐射中毒、隔离、通信延迟以及在恶劣环境下封闭的狭窄空间。但是,如果我们成为地外居民,是否也需要为外星小行星撞击做好准备呢?
“撞击是太空过程中一个自然现象,”约翰逊说。“这是整个太阳系的一种危险,在我们外出探索时必须牢记这一点。”
尽管以我们目前的技术能力来看,这远非一门精确的科学,但我们在尝试探测可能撞击我们家园的物体方面已经积累了丰富的经验。有数百万颗小行星绕太阳运行,其中一小部分有时会经过地球。如果一颗小行星进入距离地球3000万英里(约4800万公里)的范围内,就被称为近地天体(NEO)。任何直径大于约137米(450英尺)且其轨道与地球轨道在约20个地月距离范围内相交的NEO,都会被升级为潜在危险小行星(PHA)。一个由科学家组成的全球网络,利用地面和太空望远镜,探测并监测NEO和PHA,并计算它们未来一百年的轨道。目前,在那个时间范围内,没有已知物体会对地球构成重大的撞击威胁。但是,当我们前往外太空时,这个方程式会如何改变呢?
约翰逊说,由于月球在天文学上离地球如此之近,任何被归类为NEO或PHA的小行星也可能撞击月球基地。虽然我们的大气层会烧毁宇宙向我们投掷的大部分尘埃和碎片,但月球却没有自己的保护层。在2016年《自然》杂志的一篇论文中,科学家们描述了使用NASA的月球勘测轨道飞行器(LRO)发现的200多个新陨石坑,这表明这颗荒凉的卫星遭受了相当大的撞击。
但重要的是要考虑月球作为一个目标的渺小——以及宇宙空间是多么广阔。我们的卫星只有地球大小的四分之一,轨道距离地球超过20万英里(约32万公里)。约翰逊说,在延伸数亿英里的太阳系中,地球和月球基本上处于同一个位置。在地球上,小行星撞击人口密集区域的几率约为百万分之一。考虑到人类生活在月球基地上,这种几率不会有太大变化。
月球陨石确实带来了一个独特的挑战:每一次撞击都会将数吨的物质向上抛射——然后又像雨一样落回地面。这些月球碎片被称为“二次物质”。
缺乏摩擦力的大气意味着流星体可以以每秒高达22.5公里(14英里)的速度撞击月球,正因为这种高速,“月球表面的撞击可以释放出弹体质量的100倍,”NASA微流星和轨道碎片防护负责人埃里克·克里斯蒂安森说。然后,这些物质会以接近步枪子弹的速度呼啸着冲向地表。2016年的《自然》杂志论文记录了由这种坠落产生的47,000个月球“飞溅痕迹”。
“它们比流星慢得多,但仍然足够快,以至于我们必须担心它们,”克里斯蒂安森说。
然后是火星撞击的问题。NASA希望在21世纪30年代之前将月球用作一项技术试验场,这项技术将帮助我们前往这颗红色星球,而这个遥远的星球也有自己的轨道交叉小行星。由于其大气层只有地球的1%,即使是较小的岩石也能高速穿过。
“火星上大约每过一到两天就会形成一个新的陨石坑,”喷气推进实验室(JPL)的行星科学家英格丽德·道巴尔说,她利用火星勘测轨道飞行器研究撞击。“这些坑大约有4米(13英尺)宽,这表明它们是由足球大小的物体形成的。”
尽管如此,火星上任何一个基地被撞击的可能性都很小。道巴尔说,如果人类定居在一个足球场大小的区域,一个足球大小的物体可能会每1亿年撞击一次。如果那个定居点大两倍,这种可能性可能会增加到每5700万年一次。一个像纽约市地铁区一样大的定居点可能会每20年发生一次这样的撞击,这对于我们外星都市居民来说,听起来确实有点令人不快。
但让我们不要想得太远。目前,除了识别和监测我们附近的金属,科学家们也无能为力。约翰逊说,像提议的近地天体观测任务(之前命名为近地天体相机)这样的太空望远镜将帮助地球上的科学家探测到更多目标,包括那些穿越火星轨道的近地小行星。但这项任务尚未获得全额资助。
目前,克里斯蒂安说,了解诸如辐射等更直接的风险对离开地球的人类来说是更高的优先事项。小行星不会减缓我们探索月球及更远地方的目标。但它们可能会让我们在那里生活变得有点棘手。