|
社会上经常流行小行星撞击地球的说法,让人们感到一种紧张。轨道与地球交叉的小行星和慧星统一被称为“近邻地球的小天体”(NEO)。如果NEO撞击地球,说不定会给人类带来大灾难。
“直径1公里的小行星将于2080年10月26日接近到距离地球4万6000公里处”,1998年3月12日,这则新闻从国际天文学联盟天文电报局发出。如果与在3万6000公里高处运行的同步卫星相比较,这个距离的确极为接近地球。由于最初的预测有相当大的误差,在误听误传的状况下,竟变成“可能碰撞地球”的内容而传遍全球。如果直径1公里的小行星撞击地球,最糟的情况是造成人类的灭绝。被称将要撞击地球的小行星是1997年12月由美亚利桑纳大学的J·斯各提所发现的“1997XF11”。
但是到了第二天就已经明了,1997XF11将经过离地球大约96万公里处,并不会发生碰撞的现象。原来在得到发表的消息之后,各地天文台立即开始调阅旧档案,调查已往是否曾拍摄到此小行星,结果帕罗玛山天文台发现,9年前的1990年曾经拍摄过1997XF11。通常需要长期观测后,轨道预测的精确度才能逐渐提高,但此次因为有已往的照片和观测资料,因此预测轨道所需的资料能立即取得,这才使得预测值于1天之内得到大幅度的修正。
何谓NEO?
太阳系中除了行星、卫星之外,还在数不清的小行星和慧星。小行星和慧星并无明确的分界,兼备两者特点的小天体很多。小行星中最大的是“谢列斯”,直径达910公里,不过大部分的小行星是直径100公里以下,而越小的行星数量越多。火星轨道与木星轨道之间存在着“小行星带”,大部分小行星是在此区域内运行,而已经充分掌握其轨道的小行星已达7500个以上。
NEO与地球的异常接近
无论是小行星或慧星,我们可以确定,轨道已知的小天体是不会碰撞地球的。但NEO的轨道接近地球时有可能改变,这是因为NEO接近水星、金星、地球和火星的机会很多,难免会受行星引力的影响而变更轨道。
未被发现的小行星当中,或许会有撞击地球的小行星。科学家认为直径1公里以下的小行星大部分尚未发现,万一此种未发现小行星撞击地球,将引发无估计的灾害,为此,设法找出发现的NEO是当务之急。
NEO碰撞地球时的灾害状况
小行星和慧星是以每秒20-60公里的极高速度运动的,在这样高速度的状态下,即使天体体积不大,仍具有极大能量。通常NEO体积越大,运动速度越快,能量就越大。
假定小行星密度为3g/cm3,且运动速度为每秒25公里时,则直径10米左右小行星的能量是0.024百万吨,此能量大于在日本广岛爆炸的原子弹,具有足够破坏一个大都市的威力。如果是直径500米的小行星,能量便增加为3000百万吨,运动速度如果再增加,则能量更大。
小天体碰撞地球可能产生的灾害有碰撞引起的爆炸,以及爆炸引起的火灾、地震和海啸。另外还有由碰撞引起尘埃扩散所带来的寒冷化,以及因氮气燃烧而产生的酸雨等灾害。

NEO碰撞地表后必然出现圆坑,圆坑直径可达碰撞天体直径的20倍左右,而深度则大概为直径的20分之1到10分之1的程度。在碰撞的同时,天体粉碎并与圆坑中的物质一起飞散,碰撞的行星能量越大,则尘埃飞散量越多。
飞散的尘埃可上升以平流层,并漂浮四方,由此引起了全球性的寒冷化现象。假设碰撞前气温为20℃,直径300米的小行星如果以秒速40公里进行磁撞,则气温会降到15℃。又小行星直径如果为500米,而秒速为30公里时,气温将会降到4℃。
直径10公里的小行星磁撞
如果直径10公里的小行星撞上地球,会有何种状况?以与6500万年前同样的条件来讲,小行星以秒速25公里撞击时,会释放大量物质,而大约2分钟就会出现直径180公里左右的圆坑,此宽度足够容纳半个台湾岛,由圆坑放出的物质量则大约是磁撞小行星质量的150倍。
磁撞地点附近的所有物质在转瞬之间氧化,碰撞时的爆炸和热风会引起火灾,冲击波则引起大地震或大海啸。灾害不但会发生在碰撞地点,其冲击波会诱发全球各地的地震、火山爆发和海啸等天灾。6500万年前的碰撞大概引起12到14级的超级强烈地震,而海啸引起波浪则似乎有数公里之高。
由于圆坑飞散的物质会进入大气,其中有百分之一会上升到大气层,之后则不再回到地表,这种漂浮高空的微小尘埃会遮敝阳光,地表面平均气温因而大幅度降低。
上述的状况是发生于小行星碰撞陆地时,但地球表面大约3分之2是海洋,小行星撞击海洋的几率相对偏高。小行星撞击海洋时大概有如下的状况。
海洋的平均深度将近4公里,最深处则达11公里。直径10公里,最深处则达11公里。直径10公里的小天体撞击海洋后即陷入海底,并立即出现水柱,同时在水中造出巨大圆坑。依照美国加州理工学院阿连教授研究小组的计算,圆坑的高度可达原来海洋平面的35公里高处,水圆坑崩溃的波浪可能约有4公里高、而以撞击地点为中心的1000公里以内的海啸高度会达数百米。此外,海底会喷出石浆,大量的海水变成水蒸气,而飘进大气会遮敝阳光,就如与陆地碰撞时一样,对生物产生极大影响。
必须查出所有NEO
很多的NEO具有毁灭地球生物潜力,我们如何才能防止NEO的撞击呢?
最迫切需要进行的工作是查出所有可能撞击地球的NEO,查明其确切的轨道,并了解其在何时由何方接近地球到什么样的程度,如此才能预测何时NEO会由何方撞击地球。
为了要发现NEO,世界各国的天文台几乎每天都在实施观测,但面对广阔的天空,望远镜能观测的范围是极为有限的,即使动员全球望远镜,能观测的也只是一小部分。因此我们必须设法持续观测已发现到NEO,万一跟丢了,也要留存观测资料以供他日所需。
我们也要设法了解NEO的本体。因为如果发现可能撞向地球的某个NEO时,该NEO的结构和化学组成等资料将会影响如何采取回避相撞措施的决定。发现将撞进地球轨道的某NEO时,为了避免磁撞,可采取的措施有二,即打碎该NEO以及改变该NEO的轨道。
采用前者措施时,分裂的NEO破片依然有可能撞进地球,为此采用后者方式较佳。不过以目前的技术水准而言,从发现到磁撞的这段时间必须够长,如此才能实施完美的改变轨道措施,为此我们还是需要依靠观测,以便及早发现具有潜在危险性NEO。
最近,太空看守望远镜,夏威夷紧邻地球小行星用望远镜、美国林肯研究所紧邻地球小行星研究望远镜等都获得很多成果。但是只靠此等望远镜,我们就需要数百年才能找出所有带有危险成分的NEO。已于1998年秋季在日本冈山系美星町开始建造的专用望远镜完成之后,日本将能在发现NEO方面有所贡献。
|