（文/ Nigel Henbest）好萊塢災(zāi)難片的情節(jié)其實(shí)很容易上演。2012年2月，一位名叫杰米·諾曼（Jaime Nomen）的年輕牙科醫(yī)生，在沿著西班牙地中海沿岸航行時(shí)，通過筆記本電腦從600千米外的一座天文臺(tái)獲得了觀測(cè)圖像。突然，他發(fā)現(xiàn)有一光點(diǎn)正在牧夫座中飛速穿行。諾曼知道它到底是什么。

他立刻知會(huì)了位于美國(guó)馬薩諸塞州劍橋市的MPC小行星中心（Minor Planet Center），那里負(fù)責(zé)收集有關(guān)小行星和彗星信息。世界各地的望遠(yuǎn)鏡迅速采取行動(dòng)，測(cè)量這顆新小行星的軌道。結(jié)果令人驚訝：小行星2012 DA14差一點(diǎn)就會(huì)撞上地球。

2013年2月15日，這塊游蕩的石頭將從我們頭上僅25,000千米的高度上擦過地球，與今年年初廣為宣傳的毀神星（Apophis）飛掠地球相比，距離僅有后者的1/500，甚至比毀神星在2029年再次超級(jí)驚險(xiǎn)地飛掠地球時(shí)還要近。屆時(shí)，2012 DA14將從地球同步通信衛(wèi)星的軌道內(nèi)側(cè)穿過，但距離國(guó)際空間站和哈勃空間望遠(yuǎn)鏡的軌道還有很遠(yuǎn)，足夠安全。

美國(guó)航空航天局（NASA）近地天體辦公室主任唐·約曼斯（Don Yeomans）說：“我已經(jīng)不會(huì)輕易再對(duì)飛來的近地小行星感到驚訝了，但這一次卻會(huì)創(chuàng)下如此大小的已知小行星靠近地球的最近距離紀(jì)錄。”

2月15日，小行星2012 DA14將從近地軌道內(nèi)側(cè)與地球擦肩而過。圖片來源：《新科學(xué)家》

通過短暫的觀測(cè)，天文學(xué)家估計(jì)2012 DA14直徑約為45米，與1908年在西伯利亞無人居住的通古斯地區(qū)上空爆炸的天體大小相當(dāng)——那場(chǎng)爆炸夷平了方圓2000平方千米內(nèi)的8000萬棵樹木。盡管2012 DA14不會(huì)撞擊地球，但這次“親密接觸”提出了許多重要的問題。我們真的能夠事先發(fā)現(xiàn)下一顆撞向地球的殺手小行星嗎？如果可以，我們又能夠如何去應(yīng)對(duì)？

重要力量

2012 DA14的發(fā)現(xiàn)其實(shí)讓人大跌眼鏡，因?yàn)檫@是由業(yè)余天文學(xué)家作出的，他們的天文臺(tái)位于西班牙格拉納達(dá)附近薩格拉的黑暗群山中，由3臺(tái)配備了標(biāo)準(zhǔn)攝像頭的小望遠(yuǎn)鏡構(gòu)成。像諾曼的團(tuán)隊(duì)這樣有熱情、懂技術(shù)的天文愛好者隊(duì)伍，對(duì)于發(fā)現(xiàn)小行星而言是至關(guān)重要的。諾曼的團(tuán)隊(duì)每年發(fā)現(xiàn)大約15顆近地天體（NEO），與更大的團(tuán)隊(duì)作出的發(fā)現(xiàn)相比，數(shù)量雖少卻至關(guān)重要。

“就算是大型巡天項(xiàng)目也無法在所有時(shí)段覆蓋整個(gè)天空，而目前的業(yè)余級(jí)天文設(shè)備已經(jīng)可以跟15到20年前最好的專業(yè)設(shè)備相媲美了，”卡特琳娜巡天項(xiàng)目（Catalina Sky Survey）主管史蒂夫·拉爾森（Steve Larson）解釋說。作為世界上最“高產(chǎn)”的小行星獵手，拉爾森的團(tuán)隊(duì)利用位于美國(guó)亞利桑那州的兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡和澳大利亞賽丁泉的一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過4200顆近地天體。他說：“我們非常贊賞諾曼團(tuán)隊(duì)的努力。”

卡特琳娜巡天作出的一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)，彰顯了小行星搜尋的價(jià)值所在。2008年，它發(fā)出了有史以來的第一份小行星撞擊預(yù)報(bào)，一塊卡車大小的太空巨石即將撞擊地球。這顆小行星名叫2008 TC3，預(yù)計(jì)會(huì)在一天之內(nèi)撞擊蘇丹北部。天文學(xué)家向美國(guó)五角大樓甚至白宮都發(fā)出了預(yù)警。就在預(yù)定撞擊的時(shí)刻，一名航班飛行員在蘇丹上空看到了火球，這是小行星闖入地球大氣時(shí)發(fā)生的爆炸，當(dāng)量相當(dāng)于1000噸TNT。幾個(gè)月后，科學(xué)家找到了一批散落在沙漠里的新鮮隕石——相當(dāng)于完成了一次近地天體的“采樣返回任務(wù)”。拉爾森說：“2008 TC3是我們作出的最令人興奮的發(fā)現(xiàn)?！?/p>

然而，天空中仍有一片區(qū)域無法被很好地監(jiān)測(cè)。對(duì)于地處北半球的望遠(yuǎn)鏡來說，南極上方的那片天空永遠(yuǎn)不會(huì)升起到地平線之上，因此就算是口徑已經(jīng)升級(jí)到前任望遠(yuǎn)鏡2倍的全景巡天望遠(yuǎn)鏡及快速反應(yīng)系統(tǒng)（Pan-STARRS），對(duì)此也無能為力，因?yàn)樗湓谙耐拿翇u哈雷阿卡拉山之巔。澳大利亞庫(kù)納巴拉布蘭附近的賽丁泉望遠(yuǎn)鏡，是能夠發(fā)現(xiàn)從最南側(cè)天空飛來的危險(xiǎn)小行星的唯一專業(yè)工具——但卡特琳娜項(xiàng)目在2012年年中削減了它的經(jīng)費(fèi)。只有一位天文學(xué)家羅伯·麥克諾特（Rob McNaught）仍在那里職守。2012年9月，當(dāng)麥克諾特前往英國(guó)訪問時(shí)，賽丁泉巡天關(guān)閉了整整一個(gè)月，在我們的監(jiān)測(cè)能力中留下了一個(gè)徹徹底底的盲點(diǎn)。

巡天項(xiàng)目中的這一漏洞，將在未來幾年內(nèi)得到彌補(bǔ)——大型綜合巡天望遠(yuǎn)鏡（LSST）將在智利的帕瓊山上建成。直徑8.3米的這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，擁有世界上最大的鏡面之一，與目前最先進(jìn)的Pan-STARRS相比，它能發(fā)現(xiàn)個(gè)頭更小的小行星。作為獨(dú)樹一幟的大型巡天望遠(yuǎn)鏡，LSST將掃描天空，識(shí)別出最暗弱的天體，不論它是在太陽(yáng)系內(nèi)，還是在遙遠(yuǎn)的宇宙邊緣。

“與現(xiàn)有的巡天項(xiàng)目相比，LSST能把未知小行星意外撞擊地球的風(fēng)險(xiǎn)降低到目前水平的1/10到1/100，”LSST主管托尼·泰森（Tony Tyson）預(yù)期。他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)鑄造好了巨大的玻璃鏡面，并壓平了山頂為后續(xù)的基建做好了準(zhǔn)備。這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡預(yù)計(jì)將于2019年進(jìn)行首次觀測(cè)，隨后展開歷時(shí)10年的近地天體巡天。約曼斯說：“一旦LSST開始工作，它將成為這一領(lǐng)域的大鱷，主導(dǎo)地面上的近地天體巡天發(fā)現(xiàn)。”

這確實(shí)是好事一樁，但是在太空搜尋小行星會(huì)更好。地球上的望遠(yuǎn)鏡只能在夜間尋找小行星，它們的巡天范圍被限制在了遠(yuǎn)離太陽(yáng)的區(qū)域，因而看不到任何從地球軌道內(nèi)側(cè)飛來的危險(xiǎn)小行星。更重要的是，在可見光波段因?yàn)樘刀鵁o法看見的小個(gè)頭小行星，在紅外波段中卻會(huì)在寒冷、黑暗的太空背景中發(fā)出明亮的光芒——但是地球大氣層會(huì)阻擋絕大部分紅外線。這正是一家私人機(jī)構(gòu)計(jì)劃建造并發(fā)射一架名為“哨兵”（Sentinel）的空間望遠(yuǎn)鏡去搜尋小行星的原因所在。

小行星撞地球似乎是好萊塢大片中的情景，但這樣的威脅卻并非虛構(gòu)。圖片來源：foxnews.com

小卻危險(xiǎn)

“哨兵”將以斯皮策望遠(yuǎn)鏡（Spitzer telescope）和開普勒望遠(yuǎn)鏡（Kepler telescope）為模板，前者可以看成是紅外波段的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡，后者正在搜尋圍繞其他恒星旋轉(zhuǎn)的外星行星。如果能夠籌集到資金，“哨兵”會(huì)在2018年前后發(fā)射，將在金星附近繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)?！霸谒褜じ〉侨匀晃ｋU(xiǎn)的小行星方面，它的效率將會(huì)高出許多，”航天飛機(jī)及國(guó)際空間站任務(wù)資深專家、退役宇航員盧杰（Ed Lu）說。

他和阿波羅9號(hào)宇航員拉塞爾·施威卡特（Rusty Schweickart）及美國(guó)普林斯頓高等研究所的皮埃特·哈特（Piet Hut，正是他最先提出了宇宙撞擊會(huì)導(dǎo)致地球上生物大滅絕這一觀點(diǎn)）共同成立了B612基金會(huì)。他們的目的是通過私人捐款籌措“哨兵”所需的4億美元資金——這一成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于NASA的開普勒任務(wù)。

B612基金會(huì)相信能夠?qū)⒊杀究刂葡聛?，不僅是因?yàn)榧t外系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)正變得越來越便宜，更是因?yàn)椤吧诒睂⑹褂糜伤饺斯維paceX制造的火箭來發(fā)射。

如果B612可以保證資金充足（這是一個(gè)巨大的未知數(shù)），“哨兵”將成為發(fā)現(xiàn)近地天體的最佳途徑，而且對(duì)于它所發(fā)現(xiàn)的天體，“哨兵”還能更準(zhǔn)確地估算它們的大小。對(duì)于小行星而言，大小決定了一切。直徑約為10千米的小行星曾經(jīng)導(dǎo)致恐龍從地球上滅絕；任何大小超過1千米的小行星都會(huì)導(dǎo)致一場(chǎng)全球性災(zāi)難。

幸運(yùn)的是，利益于近地天體獵手們到目前為止的出色工作，在這條“前線”上也有好消息傳來?！白畲蟮慕匦⌒行侵屑s有94%已經(jīng)被我們發(fā)現(xiàn)，”約曼斯說，“它們中沒有一顆會(huì)在未來100年內(nèi)對(duì)我們構(gòu)成威脅?！?/p>

因此，目前的重點(diǎn)是那些能夠摧毀撞擊地點(diǎn)整片區(qū)域的天體。這些具有潛在威脅的小行星（PHA）直徑都大于140米。拉爾森說，目前只發(fā)現(xiàn)了1350顆具有潛在威脅的小行星，而總數(shù)估計(jì)有30000顆。LSST在智利的巡天將把目前這一可憐的發(fā)現(xiàn)率提高到75%。

至于更小的通古斯級(jí)別的天體，我們明確知道軌道的大約只占總數(shù)的1%。如果成功的話，“哨兵”將發(fā)現(xiàn)它們中的半數(shù)以上，并在撞擊發(fā)生前好幾年，甚至好幾十年，就能夠發(fā)出預(yù)警。這樣的話，我們又該如何來保護(hù)自己呢？

一切都取決于我們有多少預(yù)警時(shí)間。拉爾森說：“預(yù)警時(shí)間越長(zhǎng)，避免小行星撞擊地球所需的方式就越柔和?！?/p>

盧杰說，最好的辦法是采用一系列的偏轉(zhuǎn)機(jī)動(dòng)：先來一次大規(guī)模的撞擊，再用小推力來微調(diào)小行星的軌跡。這樣的“動(dòng)能撞擊”已有先例可循。2005年，NASA的“深度撞擊”任務(wù)就曾用一大塊銅重?fù)暨^坦普爾1號(hào)彗星（Tempel 1），不過它的目的只是為了弄清楚彗星的物質(zhì)構(gòu)成。

歐洲航天局正在籌劃一個(gè)類似的項(xiàng)目，打算前往65803號(hào)小行星Didymos，這是一對(duì)近地小行星中個(gè)頭較大的那顆。這個(gè)項(xiàng)目名為“小行星撞擊和偏轉(zhuǎn)評(píng)估”（AIDA），預(yù)計(jì)2020年前后發(fā)射升空，將攜帶一枚撞擊器撞擊那顆直徑800米的小行星，第二艘飛船將觀察撞擊的結(jié)果。

“撞擊應(yīng)該會(huì)對(duì)小行星的軌道周期產(chǎn)生可以察覺的影響，不論是從地面上觀測(cè)，還是在太空中觀測(cè)，”AIDA項(xiàng)目規(guī)劃者安德烈斯·賈爾維茲（Andrés Gálvez）說，“萬一我們?cè)谙鄬?duì)較短的預(yù)警時(shí)間內(nèi)必須采用動(dòng)能撞擊這種方式，當(dāng)然我不希望這種情況真的出現(xiàn)，這個(gè)項(xiàng)目會(huì)給我們提供一些保證。”

對(duì)于次級(jí)偏轉(zhuǎn)，盧杰推薦使用引力牽引機(jī)（gravity tractor）。用他的話來說，這種飛船用現(xiàn)有的技術(shù)就可以建造。在這種情形下，飛船必須非?？拷⌒行牵屗鼈兡軌蚋惺艿奖舜说囊?。飛船上的火箭輕輕地將它推離這顆小行星；相互之間的引力束縛則會(huì)牽引著小行星移出構(gòu)成威脅的軌道，就像被繩子牽住脖子的狗一樣。不論這顆小行星自轉(zhuǎn)速度有多塊，也無論它由什么物質(zhì)構(gòu)成，這個(gè)方法應(yīng)該都能奏效。

引力牽引機(jī)能夠通過相互之間的引力，緩慢地牽引小行星移出有可能威脅地球的軌道。圖片來源：《新科學(xué)家》

一些更富有想象力的想法也已經(jīng)被提了出來，例如：在小行星上安裝一枚火箭；使用“質(zhì)量引擎”通過拋射物質(zhì)來推動(dòng)小行星改變軌道；將陽(yáng)光聚焦在小行星表面蒸發(fā)部分巖石來迫使它偏移；甚至使用“彩彈”將小行星刷成白色，以便讓來自太陽(yáng)光的壓力逐漸將這顆小行星推出構(gòu)成威脅的軌道?！八羞@些想法目前還都停留在科幻小說的范疇之內(nèi)，”盧杰總結(jié)說。

如果我們將要面對(duì)的剛巧不是一場(chǎng)全球性災(zāi)難，而是一場(chǎng)通古斯那樣的空中爆炸，那么就連偏轉(zhuǎn)小行星或許都沒有必要?！耙活w40米大小的天體必須要能夠飛經(jīng)人口稠密地區(qū)上空，才會(huì)引起足夠的擔(dān)心，”約曼斯說，“決策者將不得不做出決定，到底是偏轉(zhuǎn)它（如果還有時(shí)間的話），還是讓它撞（極有可能撞進(jìn)海里或者無人區(qū)而造不成傷亡），以及是否要疏散受到威脅的地區(qū)?！贝藭r(shí)，應(yīng)對(duì)小行星撞擊就會(huì)變得更像是我們非常熟悉的減災(zāi)領(lǐng)域，就像是如何應(yīng)對(duì)颶風(fēng)、地震或者火山噴發(fā)的預(yù)警。

核爆小行星

我們會(huì)不會(huì)仍有可能被某個(gè)大家伙，比如從太陽(yáng)系外圍秘而不宣飛快闖入的一顆彗星，打個(gè)措手不及呢？聯(lián)合國(guó)的一個(gè)小組委員會(huì)正致力于商討一個(gè)國(guó)際化應(yīng)對(duì)的行動(dòng)方案。諷刺的是，它的下一次會(huì)議將在小行星2012 DA14“嗖嗖地”從我們頭頂上飛過時(shí)舉行。

與此同時(shí)，NASA還為全球性威脅準(zhǔn)備好了應(yīng)急計(jì)劃，類似于布魯斯·威利斯（Bruce Willis）的那部電影：用核武器把有可能滅絕人類的小行星炸掉。美國(guó)愛荷華州立大學(xué)的魏邦（Bong Wie，音譯）說：“對(duì)于這種最后關(guān)頭的應(yīng)急任務(wù)，沒有10到20年的預(yù)警時(shí)間，使用核爆炸裝置摧毀小行星是唯一技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都可行的方案。”魏邦的小行星偏轉(zhuǎn)研究中心正在為NASA設(shè)計(jì)一枚能將危險(xiǎn)的小行星或彗星摧毀的核導(dǎo)彈。

在1998年的電影《世界末日》中，布魯斯·威利飾演的主角登上一顆撞向地球的小行星，用核彈將它炸毀。圖片來源：IMDb.com

人們總有一種擔(dān)心，認(rèn)為這樣的爆炸產(chǎn)生的碎片造成的破壞，可能跟原來的天體一樣大。但魏邦說，爆炸會(huì)瓦解和粉碎小行星，“如果我們有至少幾個(gè)月的預(yù)警時(shí)間，爆炸產(chǎn)生的殘骸云就會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地球的大小。”他的計(jì)算表示，只有不到0.1%的碎片最終會(huì)撞上地球。

為了炸毀小行星，核裝備必須在內(nèi)部爆炸，而不能在表面引爆。因此魏邦設(shè)計(jì)的飛船將分成兩個(gè)部分：前半部分先在小行星上炸出一個(gè)撞擊坑，后半部分再在撞擊坑深處引爆核彈。他正計(jì)劃一項(xiàng)測(cè)試任務(wù)，他稱之為“深度撞擊2號(hào)”，打算讓一艘飛船撞擊一顆較小的小行星，只是不進(jìn)行核爆。

聯(lián)合國(guó)外太空條約禁止任何國(guó)家在太空部署核武器。但如果真的需要的話，魏邦認(rèn)為他的方案不會(huì)遇到任何真正的反對(duì)意見?！叭绻覀?cè)诤芏痰念A(yù)警時(shí)間內(nèi)真要面對(duì)一場(chǎng)小行星撞擊，”他預(yù)言，“我不認(rèn)為這會(huì)成為一個(gè)法律問題！”

 

編譯自： 《新科學(xué)家》 Close call coming: Averting the asteroid threat