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為什麼危險小行星如此難以探測？
文章來源：The conversation
原作：Jonti Horner
編譯：張雨荷
校譯：牧夫校對組
編排：王璞
原文鏈接：https://theconversation.com/why-dangerous-asteroids-heading-to-earth-are-so-hard-to-detect-113845
潛在的危險小行星在被發現之前能離地球有多近？
圖片來源 Shutterstock/Alexyz3d
地球經常處在小行星和彗星碎片的“火線”上。儘管它們中的大多數在我們頭頂上空數十千米處就已經燃燒殆盡，但偶爾也有會有一些大的小行星和彗星碎片到達距地面不遠的地方。
2018年12月18日，在俄羅斯的東海岸就發生了一起這樣的事件。一顆10米多寬，1500多噸重的小行星劃過白令海上空時發生了巨大爆炸。這次爆炸的能量相當於二戰時美國在日本廣島投擲的原子彈所釋放能量的十倍多。
但是為什麼我們事先預測不到這顆小行星的到來呢?為什麼我們直到最近才逐漸瞭解它引發的巨大爆炸呢?
沒有人看到它
如果去年12月的爆炸發生在城市附近，就像2013年2月在俄羅斯車里雅賓斯克市發生的那樣，那麼我們當時就能收到消息。
2013年2月15日，許多俄羅斯民眾觀察並拍攝到了車里雅賓斯克市的小行星爆炸
但是由於爆炸發生在偏遠地區，這起事件在發生後三個多月的時間內都沒有受到關注。直到一週前，在第50屆月球與行星科學會議（LPSC, Lunar and Planetary Science Conference）上，爆炸的細節才被公佈。人們從NASA收集的火流星數據中推斷出了爆炸的情況。
去年2月，俄羅斯東海岸發生的火球爆炸是自2013年俄羅斯車里雅賓斯克市上空發生的火球爆炸以來最嚴重的一次，爆炸當量相當於17.3萬噸TNT爆炸所釋放的能量
圖片來源 https://cneos.jpl.nasa.gov/fireballs.
那麼這些小行星來自哪裡呢？
太空碎片帶來的危險
太陽系中遍佈著行星形成留下的物質。它們中的大多數被束縛在遠離地球的穩定“倉庫”中，包括小行星帶，柯伊伯帶（Edgeworth–Kuiper Belt）和奧爾特雲（Oort Cloud）。這些“倉庫” 中的天體源源不斷地洩漏到行星際空間，這些碎片的軌道可能穿過行星的軌道。因此，太陽系中包含很多太空碎片，尺度從微小的塵埃到直徑幾千米的彗星和小行星不等。
大多數與地球相撞的太空碎片是完全無害的，但是也有一些大的天體在碰撞時給地球留下了傷痕。
6500萬年前，一場極大而頗具破壞性的撞擊導致恐龍滅絕，這種規模的撞擊和爆炸是極其罕見的。但是相對較小卻較為頻繁的碎片碰撞也會給人們帶來很大風險。
1908年，在西伯利亞的通古斯地區，一場巨大的爆炸將2000多平方千米的森林夷為平地。由於地處偏遠，並沒有死亡記錄。但是如果這次撞擊發生在僅僅兩個小時之後，整個聖彼得堡市將會被摧毀。
2013年，一顆20米寬，一萬噸重的小行星劃過俄羅斯車里雅賓斯克市上空，並在距離地球表面29. 6千米的高空中爆炸。爆炸造成了1500多人受傷，約7000棟建築物受損。幸運的是沒有造成人員死亡。
我們仍在努力推算這些事件發生的頻率，但是我們目前掌握的關於較大撞擊發生頻率的信息非常有限，因而做出的推斷也會有很多變化。
通常人們認為像通古斯爆炸那樣強度的撞擊每隔幾百年會發生一次，但這個推斷僅僅基於一個樣本。事實上，我們很難預測這類撞擊的頻率。
那麼我們能做些什麼呢？
在過去的幾十年中，人們同心協力尋找那些尚未到達地球但對地球造成威脅的潛在危險天體，並由此發現了數千顆直徑達幾米以上的近地小行星（感興趣的讀者可以查看NASA近地小行星數據庫：https://cneos.jpl.nasa.gov/stats/totals.html）
人們近年來發現的所有小行星
一旦有小行星被發現，人們就可以確定它們的軌道，並能夠預測其未來的飛行軌跡，以判斷它們是否有可能與地球發生撞擊。我們對於某一天體的觀測時間越長，則預測結果越準確。
但是正如我們在2013年的車里雅賓斯克和去年12月的白令海看到的那樣，對於危險天體的觀測，我們還遠遠沒有達到萬無一失那一步。雖然潛在危險天體的目錄持續增加，但仍然有很多天體未被發現，或許將出其不意地來到我們面前。
如果我們已經知道在未來的幾天裡即將發生一場撞擊，那麼我們能夠計算出碰撞發生的時間和地點。2008年，天文學家們在小行星2008 TC3（https://cneos.jpl.nasa.gov/news/2008tc3.html）進入蘇丹北部大氣層的19小時前發現了它，並準確預測了它撞擊的位置。
若預測到的撞擊擁有更長的準備時間，天文學家們將有可能計算出哪些天體對於我們是真正危險的，而哪些只會產生一個壯觀卻無害的火球（如小行星2008 TC3）。
對於那些真正對地球造成危險的天體，人們會爭分奪秒不遺餘力地使它們軌道偏轉，從而將一場碰撞化為擦肩而過。
天空搜索
在我們去量化一個天體造成的威脅之前，我們首先需要知道這個天體就在那裡。但是想要發現小行星卻很難。我們需要在天空中進行搜索，在恆星背景中去尋找移動著的微弱星點。和地球距離相同時，更大的小行星會反射更多的太陽光，因此也會在天空中顯得更為明亮。然而，物體越小，就必須離地球越近我們才能發現它。
車里雅賓斯克和白令海事件中的小行星尺度（直徑分別是20米和10米）在天文學中可以說是非常小，只有在它們離地球很近的時候才能被發現。絕大多數時候，我們根本無從察覺。
因此，出現這樣從天而降的撞擊其實是常態，而絕非意外！
車里雅賓斯克的小行星撞擊是一個很好的例子。它繞著太陽運動，在白晝的天空中接近我們——將自己完全隱藏在太陽的光芒之中。
但是，對於那些碰撞頻率較低但是卻會造成更大破壞的較大天體的撞擊，我們有望事先收到一些警報。
為什麼不移動小行星呢？
除了要繼續尋找危險天體，我們還有另一種保護自己的方法。
NASA的OSIRIS-Rex探測器和日本宇航局的隼鳥號、隼鳥二號探測器已經證明，我們有能力前往近地小行星，降落在它們表面，並且移動它們。
這一概念圖展示了OSIRIS-Rex探測器與Bennu小行星的接觸
圖片來源 https://www.nasa.gov/image-feature/osiris-rex-grabs-a-sample
在此基礎上，探測器只需要一個小動作就可以使小行星的軌道發生偏移，從而將一次潛在的碰撞變成完美避開。
有趣的是，使小行星偏轉的想法與小行星開採的可能性不謀而合。從小行星中提取材料並送回地球所需的技術同樣可以用來改變小行星的運行軌道，使它遠離將與地球發生的碰撞。
我們還沒有完全實現那一步，但這是歷史上的第一次，我們有望真正掌控自己的命運。
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