人類(lèi)能夠活到現(xiàn)在，其實(shí)是一種偶然
十年最近，行星與地球擦肩而過(guò)
9月2日0時(shí)，近十年距離地球最近的小行星，和人類(lèi)擦肩而過(guò)。
放在廣袤的宇宙空間來(lái)看，這邂逅的兩者基本上就是“吻”上了。
NASA數(shù)據(jù)顯示，這顆名為2011ES4的小行星，直徑為22m至49m，速度為8.16公里/秒，將于9月2日0時(shí)12分，以12萬(wàn)公里的距地球最小距離飛過(guò)地球（地月距離38.4萬(wàn)公里）。
這個(gè)距離看似遙遠(yuǎn)，但從宏觀的天體視角來(lái)看，只要這顆名為2011ES4行星軌道稍有偏轉(zhuǎn)，它與地球就會(huì)正面“剛”上。
如果這個(gè)小行星真的掉落在地球上，會(huì)發(fā)生什么呢？
注：2011ES4，其中2011代表發(fā)現(xiàn)年份，E代表月份（3月上半月），S4則是代表具體時(shí)段內(nèi)小行星發(fā)現(xiàn)順序，也即2011ES4是2011年3月上半月內(nèi)發(fā)現(xiàn)的第118顆小行星。
硬核計(jì)算：行星的殺傷力有多大？
量子君來(lái)計(jì)算下這顆小行星撞上地球后的后果。
我們將這個(gè)小行星視作球體進(jìn)行計(jì)算，先輸入以下已知條件。
該小行星的體積為：
（行星直徑為25米，將小行星半徑為12.5米的球體進(jìn)行計(jì)算，那么小行星體積如上）
其質(zhì)量為：2.1×107（10的7次方）kg
假設(shè)撞擊角度為90°，即垂直撞擊地球
我們升級(jí)一下2010年美國(guó)普渡大學(xué)和倫敦帝國(guó)理工學(xué)院科學(xué)家的天體撞擊災(zāi)難計(jì)算器，在電腦程序中加入更多的變量，通過(guò)輸入行星直徑、密度等得出此次2011ES4行星撞擊地球后隨之發(fā)生的災(zāi)難程度。
輸入2011ES4行星以下資料：
模擬計(jì)算后可以得出如下結(jié)果：
①在小行星進(jìn)入大氣層之前的能量為1.78×1015（10的15次方）焦耳，約等于42.4萬(wàn)噸TNT當(dāng)量爆炸的能量。廣島原子彈爆炸后的量約為1.2-1.5萬(wàn)噸TNT，本次行星撞擊的能量相當(dāng)于廣島原子彈的30多倍。
②到達(dá)大氣層后，距地球海拔為54.5km時(shí)，小行星開(kāi)始爆炸（大氣層燃燒），這場(chǎng)空爆釋放的能量約為1.41×1015（10的15次方）焦耳。破損碎片撞擊地球的速度為5.93m/s。
③爆炸后造成的最大超壓約為917Pa，即超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓917Pa，最大風(fēng)速為2.15m/s。
最后總結(jié)：即使有大的碎片撞擊地球，也不會(huì)形成凹坑。
看來(lái)2011ES4這顆小行星對(duì)地球造成的威脅實(shí)在不足為慮。但是歷史上由小行星造成的毀滅性災(zāi)難并不少見(jiàn)。多數(shù)時(shí)候，是我們幸運(yùn)地躲過(guò)了殺手小行星的利箭。
一旦小行星撞地球，會(huì)發(fā)生什么？
小行星撞地球其實(shí)也并非什么很罕見(jiàn)的現(xiàn)象。自從地球形成開(kāi)始，這些天外來(lái)客們就頻繁地“拜訪”地球。過(guò)去的400多年內(nèi)，約有20多人死于墜落的小行星。
小行星與地球撞擊的部分能量通過(guò)摩擦和爆炸產(chǎn)生的沖擊波釋放到大氣中。如果小行星或彗星大到足以在自己產(chǎn)生的沖擊波中生存下來(lái)，它的剩余能量將會(huì)在地表以爆炸的形式釋放。那爆炸足以令地表熔化，撞出一個(gè)比原天體直徑大20倍的坑。
但是否真的能對(duì)地球產(chǎn)生威脅，這得看與地球相撞的小行星“體型”了：
①直徑在10m以下的，進(jìn)入大氣層后主要化為隕石，它們基本不會(huì)給地球造成太大影響。每年會(huì)有約4萬(wàn)噸小隕石落到地球上，成為劃過(guò)夜空的流星，化為朋友圈里驚艷的等離子尾巴。
②直徑在20m到100m的小行星撞擊地球，則可能給方圓幾千公里帶來(lái)較大影響。
這種體積的天體撞擊地球的概率大約是每世紀(jì)一次，每次發(fā)生，都能造成巨大的災(zāi)難。
2013年2月，一顆直徑約20m的小行星在俄羅斯車(chē)?yán)镅刨e斯克州上空解體，威力相當(dāng)于30萬(wàn)噸TNT當(dāng)量，導(dǎo)致1500多人受傷。
③直徑在500m左右的小行星，則大約每5萬(wàn)年會(huì)與地球發(fā)生一次碰撞。落在陸地上，其威力則足以摧毀整個(gè)上海市，落在海面上就能引發(fā)大規(guī)模海嘯。
看過(guò)電影《后天》的人都知道，海嘯的威力是非常巨大的。當(dāng)小行星降落的勢(shì)能與海水撞擊產(chǎn)生摩擦時(shí)，就會(huì)發(fā)生具有巨大威力的大爆炸，大爆炸推動(dòng)海嘯，進(jìn)而以極快的速度激起了幾百米的巨浪，使沿岸數(shù)千千米的地區(qū)淪為汪洋一片，數(shù)以萬(wàn)計(jì)的人因此喪命。
④直徑達(dá)到1000m以上時(shí)，全球20%左右的人口則都會(huì)受到影響。而一旦小行星直徑超過(guò)2000m，恐將毀滅人類(lèi)這個(gè)物種，全球會(huì)進(jìn)入長(zhǎng)期黑暗狀態(tài)，甚至陷入生物物種滅絕的大冰期。
距今6500萬(wàn)年的白堊紀(jì)——古近紀(jì)之交生物大滅絕事件，就可能和這種規(guī)模的小行星撞擊有關(guān)。直徑達(dá)200千米的墨西哥尤卡坦半島?？颂K魯伯隕石坑被認(rèn)為是一顆直徑10千米的小行星所造成的，年齡恰好也是6500萬(wàn)年。
這次撞擊的能量是二戰(zhàn)中使用的原子彈能量的50億倍，估計(jì)每一億年才發(fā)生一次，從那以后再也沒(méi)有發(fā)生過(guò)如此規(guī)模的撞擊。
據(jù)測(cè)，小行星撞擊地球的一系列后續(xù)效應(yīng)，森林火災(zāi)、海嘯、地震、屏蔽太陽(yáng)輻射達(dá)90%，地表急具降溫、冰雪覆蓋面擴(kuò)大、植物光合作用受阻、食物鏈中斷……將最終導(dǎo)致地球生態(tài)系統(tǒng)徹底崩潰。以恐龍為代表的地球全部生物物種中70%的物種在這場(chǎng)劫難中滅絕，使哺乳動(dòng)物得以進(jìn)化得比樹(shù)骺更為發(fā)達(dá)。
注：地球平均撞擊率與碰撞體大小和TNT當(dāng)量的關(guān)系，美國(guó)國(guó)家航天局戴維·莫里森于1992年發(fā)表
地球該如何避免與小行星玩“碰碰車(chē)”？
大多數(shù)人的第一感覺(jué)簡(jiǎn)單粗暴：用核彈炸毀它。
畢竟，核彈至今為止是人類(lèi)手中握有的最強(qiáng)武器，但這種暴力方案會(huì)帶來(lái)很多問(wèn)題，其中最嚴(yán)重的就是本來(lái)只有一顆小行星，但是用核彈將它暴力炸毀之后，它們分散開(kāi)來(lái)砸向地球，這真的驗(yàn)證了“搬起好多石頭砸自己的腳”……
聰明的科學(xué)家有更好的辦法：
“暴力應(yīng)該受到譴責(zé)，應(yīng)該追求溫柔且損失較小的解決方案?！?/p>
對(duì)于直徑大于10km的小行星來(lái)說(shuō)，利用核彈爆炸產(chǎn)生的能量使小行星偏離軌道，避免它砸向地球。需要注意的是，在沒(méi)有空氣的太空里，沒(méi)有辦法形成沖擊波，所以核彈頭必須命中小行星才能將其摧毀。
對(duì)于直徑小于10km的小行星來(lái)說(shuō)，有很多可選方案：
01.發(fā)射一支火箭
上面載有一臺(tái)大型發(fā)動(dòng)機(jī)，先使火箭和小行星的相對(duì)速度為0，然后將大型發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在小行星表面，這樣就可以用機(jī)械力推動(dòng)小行星，迫使其改變軌道。
02.利用“亞爾科夫斯基效應(yīng)”
“亞爾科夫斯基效應(yīng)”是指小行星會(huì)因自身吸收光和釋放熱量而產(chǎn)生微小推動(dòng)力，從而使其軌道發(fā)生偏轉(zhuǎn)。利用這個(gè)原理，人為地放大這個(gè)推動(dòng)力，使地球免受災(zāi)難。
我們可以利用飛船噴一層能夠改變顏色的物質(zhì)到小行星表面，改變它的反照率和吸熱率，從而加強(qiáng)“亞爾科夫斯基效應(yīng)”產(chǎn)生的推動(dòng)力，使小行星自行改變軌道。
03.加熱小行星使其產(chǎn)生噴射推力
在小行星周?chē)胖脭?shù)塊大反射鏡，將太陽(yáng)光反射并匯聚到小行星的一個(gè)點(diǎn)上，使這個(gè)點(diǎn)被加熱后產(chǎn)生噴射物，小行星在噴射的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生推力（反作用力），這個(gè)推力會(huì)使小行星偏離軌道；
或者是使用強(qiáng)輻射的中子彈（這種炸彈能殺死人卻不會(huì)破壞建筑物），讓高能中子流加熱小行星的一側(cè)，令溫度高到足以使其向前噴出物質(zhì)，從而使小行星彈出碰撞軌道。
04.在小行星表面安裝一個(gè)“太陽(yáng)帆”
我們可以利用太陽(yáng)光的光壓使小行星偏離撞擊地球的軌道。不過(guò)這個(gè)方案實(shí)施起來(lái)難度較大，因?yàn)樾⌒行鞘遣粩?strong>運(yùn)動(dòng)并翻滾的，要想將太陽(yáng)帆安裝上一個(gè)不斷翻滾的星體，倒不如選擇其它方案。
05.“重力牽引機(jī)”
發(fā)射一艘重飛船，飛到小行星附近，然后使飛船以距小行星表面約48m位置的一點(diǎn)為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)小行星產(chǎn)生微小引力，慢慢牽引小行星，數(shù)年后使小行星偏離危險(xiǎn)軌道。
06.捕捉小行星
首先由航天器探測(cè)并鎖定一顆目標(biāo)小行星，通過(guò)一個(gè)直徑約為15m的“捕捉袋”將其包裹住并拖拽至地月空間內(nèi)，直到它進(jìn)入穩(wěn)定的繞月軌道中。
地球雖然幸運(yùn)，但它時(shí)刻處于危險(xiǎn)中
距今6500萬(wàn)年前白堊紀(jì)末期，一顆行星撞擊地球（別名蓋亞Gaia），爆炸能量相當(dāng)于地球上核武器總量爆炸的1萬(wàn)倍，導(dǎo)致了2.1萬(wàn)立方公里的物質(zhì)進(jìn)入了大氣中。約75%-80%的物種滅絕，長(zhǎng)達(dá)14000萬(wàn)年之久的恐龍時(shí)代在此終結(jié)而聞名，這是地球史上第五大生物大滅絕事件。
地球在太陽(yáng)系中生存了40億年，可以說(shuō)是非常幸運(yùn)，但她仍然時(shí)刻處于危險(xiǎn)之中，除了這次2011ES4行星與我們擦肩而過(guò)，還有更多的“小天體”都想與地球“親密接觸”。
2020年，從地球邊上飛過(guò)的小行星多么？給大家看張圖先。
近三個(gè)月的小行星到訪時(shí)刻表
這圖上的表格說(shuō)的是今年8月到10月三個(gè)月內(nèi)來(lái)“拜訪”地球的小行星們的名單，背景色紅色加深的是三顆與地球軌道最近距離排在前三的，可以看到2011ES4最近。
有一顆也很顯眼，那就是排在9月6日名叫465824的這顆直徑達(dá)到了162米，前面我們說(shuō)過(guò)，直徑超過(guò)150米的小行星如果撞擊地球其破壞力是很大的。
不過(guò)這顆并沒(méi)有被“標(biāo)紅”注釋?zhuān)@是因?yàn)樗c地球軌道的交匯距離19.4個(gè)月地距離，750萬(wàn)公里左右，剛好是0.05個(gè)天文單位的位置，相當(dāng)于一腳跨進(jìn)紅線但另一只腳還在外面，只要它的軌道不出現(xiàn)大的變化就不會(huì)導(dǎo)致碰撞概率的跳變。
9月2日這顆即將到訪的2011ES4小行星應(yīng)該是安全的，即使真的與地球相撞進(jìn)入大氣層，也不會(huì)造成毀滅性的后果。不過(guò)也不要因此就大意，畢竟2013年2月15日進(jìn)入大氣層并在俄羅斯車(chē)?yán)镅刨e斯克地區(qū)墜落的小行星，其尺寸可能不過(guò)是幾米大小，也在該地區(qū)下起了一場(chǎng)“綠色的雪”。
存在即概率，我們只是宇宙中的一粒塵埃
46億年前，一個(gè)小行星和大行星相撞后形成了現(xiàn)在的地球。
人類(lèi)這個(gè)物種，可以說(shuō)誕生于行星的撞擊。
會(huì)不會(huì)有一天，人類(lèi)最終會(huì)被另一個(gè)行星終結(jié)，這就是我們的宿命。
生于撞擊，毀于砰砰。
當(dāng)我們每天看著太陽(yáng)升起又落下，看著天空繁星點(diǎn)點(diǎn)，看到月亮陰晴圓缺，是否會(huì)感慨生命的瑰麗與神奇，以為生命會(huì)這樣永無(wú)止境的存在？
事實(shí)上，放眼宇宙，在浩瀚的宇宙里，地球只是一個(gè)“暗淡藍(lán)點(diǎn)”。
再將尺度再放大，在直徑140億光年的宇宙，銀河系也不過(guò)是一粒微塵。
人類(lèi)這個(gè)物種的存在，是多么幸運(yùn)。
我們能夠在這里相聚，是多么偶然。
此次2011ES4行星與我們擦肩而過(guò)，給自以為是的“萬(wàn)物靈長(zhǎng)”一個(gè)警告，宇宙中沒(méi)有誰(shuí)擁有特權(quán)，所有的存在只是一種概率。面對(duì)一顆行星劃過(guò)時(shí)，你會(huì)感覺(jué)到地球上同類(lèi)的戰(zhàn)爭(zhēng)與殺戮是多么的無(wú)聊。
中美兩國(guó)就別吵了，一起看看流星雨怎么樣？
這事可能我們管不了，但我們可以愛(ài)你深?lèi)?ài)的人。
誰(shuí)也不知道，明天會(huì)不會(huì)冒出一顆與地球相撞的行星出來(lái)。
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