如何判断小行星是否会杀死你


随着 20,000 块太空岩石在地球附近呼啸而过,挑选一块将要撞击地球的岩石是一项棘手的任务。劳伦 · 福格解释道。


车里亚宾斯克流星在 2013年从头顶飞过。它造成 1500 人受伤,但在都灵小行星危险等级中被评为零。

Alex Alishevskikh/美国宇航局

花点时间想象一下天启。

很有可能你的大脑会想象出一颗巨大的小行星在大气层中飞驰而下,被大火包围,撞击地球,制造世界性的沙尘暴,高温, 和一般死亡。

这是一个相当准确的世界末日场景 -- 一个以前发生过并将再次发生的场景。40亿多年来,地球一直被小行星和其他环绕太阳系的物体撞击。虽然大多数人在大气中无害地燃烧,但其他人却撞到了地表,造成了全球破坏。

在过去的几十年里,我们才真正开始理解这些影响的真正威胁。在一个标志性的1980 纸,例如, 物理学家路易斯 · 阿尔瓦雷斯和他的地质学家儿子沃尔特报道了在白垩纪和第三纪岩石层之间发现了一条薄薄的外星沉积物带 -- 令人信服的证据表明,6500万年前,一颗小行星导致了大规模灭绝。

不幸的是,对于恐龙来说,他们没有能力探测、预测或阻止小行星。幸运的是,我们从他们的不幸中学到了一两件事。

自 1990年末以来,全球许多望远镜一直在扫描地球附近,以发现和监测威胁性小行星。这些调查项目主要由美国宇航局资助,大部分是基于地面的,尽管近红外NEOWISE太空望远镜也花了 2010年的大部分时间从轨道上探测近地天体。

这些程序一起发现了将近 20,000 个近地天体到目前为止,总数每月都在增加。有很多快速移动的物体需要监视 -- 那么我们如何确切知道哪些物体会杀死我们呢?

找出任何领域的风险都是一项棘手的任务。考虑一个日常例子: 在给定的道路上,汽车有多危险?这个答案取决于一系列不稳定的因素,从车速到路况再到驾驶员技能,即使我们能够在这些因素之间建立牢固的联系, 风险是概率的函数,所以我们仍然需要找出一个统计工具来量化危险。

现在考虑更复杂的任务,即给小行星带来的风险设定一个数字。首先,很难测量它的确切轨道,当然,当小行星与其他天体相互作用时,轨道会随着时间的推移而改变。

在风险计算中,知道一个物体的大小、速度和其他特征也是至关重要的,但在空间中,这些通常只是估计。

确定风险听起来像是试图在不知道谁在开车、在哪里或以什么速度行驶的情况下计算出汽车发生事故的可能性。

但是以这种方式评估小行星对于提醒科学家和世界注意潜在的危险影响至关重要。

为了更好地处理事情,研究人员已经制定了几个量表来对危险进行分类。

第一,都灵冲击危险量表1999年,在意大利都灵的一次会议上,一群来自国际天文学联盟 (IAU) 的科学家讨论了这个问题。结果类似于里氏震级: 它给输入事件分配一个从 0 到 10 的整数,其中 0 意味着可以忽略不计的威胁,10 意味着巨大的、不可避免的碰撞,这将导致全球破坏。

很简单,对吧?这意味着 -- 都灵量表的设计是为了向公众清楚地传达风险。

但是这个模型不仅仅考虑了一个物体是否向地球直线移动。它还考虑了撞击的可能性; 碰撞的日期,这决定了我们现在需要担心多少; 以及撞击的能量 -- 从物体的大小推断, 密度和速度 -- 这表明破坏可能有多严重。

例如,都灵得分为零的物体可能是在大气中完全燃烧的小物体,因此没有造成伤害的机会。

然而,请记住,车里亚宾斯克流星2013年在俄罗斯爆发的爆炸在这个范围内得分为零。尽管它的影响伤害了 1500 人,但它的撞击能量相对较小,而且它没能在进入地球大气层后幸存下来。

随着都灵规模的上升,风险开始上升。当一颗小行星得分为 3 时,天文学家会收到警报。这并不一定意味着物体是危险的 -- 只是它有 1% 或更大的碰撞几率,并可能造成局部损坏,所以必须对其进行监控。

毁灭的可能性只会从这里上升。五分表示近距离遭遇事件,这些事件构成了严重但仍然不确定的威胁,可能会在一个大区域造成严重损害。

得分为六七分的事件可能会造成全球损害。不仅需要仔细研究这些问题,看看它们是否会继续与地球发生碰撞, 但是 -- 根据碰撞的迫在眉睫程度 -- 美国宇航局可能会通知世界各地的相关政府开始制定应急计划。

从八点以上,预测开始变得严峻。这个范围内的物体肯定会撞击地球。得分为 8 是 50 年一次的事件,如果它影响到陆地和可能的海上海啸,将会造成局部破坏。九人事件将对陆地造成前所未有的地区破坏和一场大海啸,估计每 10,000 到 100,000 年发生一次。

然后是顶部的樱桃: 满分为 10。这将会给一颗小行星带来一定的撞击地球的机会,并引发一种全球范围的气候灾难,这种灾难可能会摧毁我们所知的文明Chicxulub impact,恐龙的破坏者。

这种类型的事件预计每 100,000 年发生一次,这在事情的大计划中看起来并不长。

然而,令人振奋的是,迄今为止发现的绝大多数近地天体都被打了零分。

当第一次被发现时,根据复杂的轨道计算,一些小行星似乎与地球一起前进。但是这些数字通常只基于几天的观察, 进一步的监控可以更好地显示物体的真实路径,并允许它在规模上升级或降级。

从这个意义上说,都灵尺度类似于飓风预报,在飓风预报中,风暴路径和凶猛程度的预测随着更多数据的收集而更新。

四是有史以来分配给一个物体的最高分: 直径为 370 米的小行星,名为 99942 阿波菲斯。2004年12月,当天文学家计算出它在 2029年有 2.7% 的概率撞击地球时,它引起了轻微的恐慌。但是后续的观测完善了轨道,最终消除了撞击的可能性,将岩石降级到零级。

到目前为止发现的所有其他东西也被降级到零。

但是这意味着在都灵范围内的同一等级包含数以千计的小行星,它们都具有不同的性质,因此科学家们想出了更多的技术和精确的工具来梳理更多的信息。

由近地天体专家在 2002年开发,巴勒莫技术影响量表以更多的数学细节量化威胁。像都灵模型一样,它着眼于物体预测的撞击能量和碰撞日期,但它的目标是根据近地天体值得观察和分析的程度来确定它们的优先顺序。

为了科学的方便,尺度是对数的: 没有威胁的物体被赋予负值,而更具威胁的物体被赋予正值。

该量表还将小行星造成的风险与 “背景风险” 进行了比较: 从现在到预测影响期间,其他类似大小的物体造成的平均风险。这种背景风险被视为现状,所以当一个接近的物体上升到背景水平以上,对应一个正的巴勒莫等级分数,它表明一个不寻常的和令人担忧的事件。

这意味着得分为-2 的物体与中间年份中相同大小的随机背景事件发生的可能性只有 1%。得分为零意味着该事件与背景事件的可能性相同,得分加-2 意味着该事件的可能性是背景事件的 100 倍。

这使得科学家能够微调他们对可能影响的研究,特别是仔细地确定都灵等级为零的事件的优先顺序和分析。

两个尺度都不完美。例如,两者都倾向于在轨道数据足够详细以准确预测其路径之前标记小行星。这造成了围绕风险紧迫性的沟通问题,有时会在没有正当理由的情况下引发恐慌。

2003年,布莱恩 · 马斯登提出了另一种规模。小行星中心。它被称为 Purgatorio 比率,平衡了小行星轨道的准确性和预测撞击前的时间量。一个轨道不确定且预计撞击日期在几十年之外的物体将获得低得多的评级,即使乍一看它似乎处于与地球的碰撞过程中。

Purgatorio 比率很有吸引力,因为它消除了地球附近小行星带来的一些不必要的紧迫感,有可能降低媒体的轰动。然而,由于这一比例没有得到美国国家航空航天局的推动,美国国家航空航天局为大部分小行星搜索项目提供资金,因此它没有得到广泛使用。

但它肯定是对其他尺度的补充。评估小行星风险是一个多维而复杂的问题,所以准备一系列工具来处理它是一个好主意。

最后,如果面临严重且迫在眉睫的小行星威胁,没有一个天平能够决定我们应该如何行动。最终,如果我们需要采取行动减轻灾难,那么这个可怕而关键的选择完全取决于我们。

探索 # 小行星
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  4. https://cneos.jpl.nasa.gov/sentry/torino_scale.html
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  7. https://doi.org/10.1006/icar.2002.6910
  8. https://minorplanetcenter.net/
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