小行星

李大光

翻閱人教版高中地理選修（一），我們可以得知：太陽(yáng)系中的小天體，除較小衛(wèi)星外，還包括小行星、衛(wèi)星、彗星和行星際物質(zhì)。其中，小行星是繞太陽(yáng)運(yùn)行、主要由巖石物質(zhì)組成的小天體。歷史上曾光臨地球的小行星數(shù)不勝數(shù)，它們都給地球帶來(lái)過(guò)什么樣的影響呢？一起來(lái)看看吧。

頻頻光顧的小行星

長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直在擔(dān)心宇宙間星體的碰撞會(huì)威脅到地球，但直到20世紀(jì)80年代，當(dāng)恐龍滅絕被歸咎于彗星或小行星的撞擊時(shí)，這個(gè)領(lǐng)域才獲得了科學(xué)界的關(guān)注。目前，澳大利亞工程師邁克爾·潘恩的計(jì)算機(jī)模擬得出的結(jié)論是，在過(guò)去1萬(wàn)年里，地球被小行星撞擊的次數(shù)約為350次，而到達(dá)地球的小行星的平均體積與1908年吞噬通古斯2000平方千米森林的那塊相當(dāng)。他的數(shù)據(jù)模擬計(jì)算結(jié)果是根據(jù)什么得出的？近些年來(lái)的研究結(jié)果能夠證實(shí)他的計(jì)算嗎？

天體的體積和撞擊地球的頻率呈逆相關(guān)關(guān)系。直徑約1千米的小行星平均50萬(wàn)年撞擊地球一次。體積較大的小行星，例如直徑5千米的天體平均大約每1000萬(wàn)年撞擊地球一次。最近一次撞擊地球的直徑10千米以上的天體是6500萬(wàn)年前很可能造成了白堊紀(jì)-第三紀(jì)滅絕事件的天體。6500萬(wàn)年前，一顆直徑10千米的小行星撞擊了尤卡坦半島北部，引發(fā)了一場(chǎng)全球風(fēng)暴，接著是寒流，這很可能是導(dǎo)致恐龍滅絕的主要原因。

2019年年初，世界著名天文學(xué)家基本達(dá)成共識(shí)，他們最近在美國(guó)《科學(xué)》雜志上發(fā)表研究報(bào)告稱：自從恐龍時(shí)代以來(lái)，小行星撞擊地球和月球的頻率提高了2～3倍。這一速度的增加始于2.9億年前，很可能與火星和木星軌道之間的小行星帶發(fā)生的某種大型宇宙碰撞同時(shí)發(fā)生。其結(jié)果是產(chǎn)生的碎片中的一部分靠近了地球和月球，這導(dǎo)致了小行星撞擊地球頻率的提高。

近代，小行星仍時(shí)不常地光臨地球，歷史上對(duì)于這類天災(zāi)曾留下過(guò)一系列記載。不過(guò)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)小行星的了解逐漸加深，更客觀理性地對(duì)它們展開(kāi)了科學(xué)調(diào)查。

小行星來(lái)訪史

1490年，一顆小行星在中國(guó)慶陽(yáng)（現(xiàn)在在甘肅境內(nèi)）上空爆炸，造成大約1萬(wàn)人死亡。雖然由于資料缺失，真實(shí)情況無(wú)法準(zhǔn)確確認(rèn)，但這場(chǎng)降落在中國(guó)境內(nèi)的流星雨確實(shí)發(fā)生過(guò)，它可能是已經(jīng)解體的小行星在空中爆炸的結(jié)果。不過(guò)，美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）噴射推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家注意到慶陽(yáng)流星墜落和1908年的通古斯事件有一些相似，都足以在人口高度稠密區(qū)造成災(zāi)害。

1801年1月1日，意大利數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家朱塞普·皮亞齊（Giuseppe Piazzi，1746—1826）在繪制恒星圖時(shí)發(fā)現(xiàn)了第一顆也是最大的矮行星谷神星。這是一顆軌道位于火星和木星之間，直徑583英里（1英里=1.609344千米）、形狀幾乎是球形的小行星。

當(dāng)皮亞齊第一次發(fā)現(xiàn)谷神星時(shí)，他以為自己發(fā)現(xiàn)了一顆彗星，但科學(xué)界很快就發(fā)現(xiàn)這是一顆行星。在類似但更小的同類天體被發(fā)現(xiàn)之后，科學(xué)家們開(kāi)始使用“小行星（asteroid）”一詞來(lái)定義這些圍繞太陽(yáng)和行星旋轉(zhuǎn)的更小的行星。大多數(shù)被發(fā)現(xiàn)的小行星都位于皮亞齊首次發(fā)現(xiàn)谷神星的同一區(qū)域。

1908年，一顆小行星在西伯利亞通古斯河附近的上空爆炸，炸毀了2000平方千米的樹(shù)木，造成1000頭馴鹿死亡，但顯然沒(méi)有人死亡。因?yàn)檫@個(gè)石質(zhì)天體是在大氣中爆炸的，所以沒(méi)有留下隕石坑。

1937年，直徑約1千米的小行星赫爾墨斯（Hermes）在約2倍于地月距離遠(yuǎn)處與地球擦肩而過(guò)。赫爾墨斯雖然比殺死恐龍的類地行星還要小，但它可是一個(gè)真正的“殺手”，如果撞擊地球?qū)⒃斐删薮蟮钠茐?，并殺死?shù)百萬(wàn)人。

1980年，太空觀察項(xiàng)目（Spacewatch）在亞利桑那大學(xué)啟動(dòng)，這一項(xiàng)目最初目標(biāo)是探索太陽(yáng)系中各種小天體的數(shù)量，分析小行星和彗星的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，以研究太陽(yáng)系的動(dòng)態(tài)演化。1998年以后，太空觀察項(xiàng)目主要關(guān)注這些目標(biāo)天體的后續(xù)測(cè)量，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)可能對(duì)地球造成危害的天體的位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

1980年，物理學(xué)家路易斯·阿爾瓦雷斯和他的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為恐龍滅絕應(yīng)歸咎于一次小行星撞擊造成的環(huán)境破壞。他們認(rèn)為，由此產(chǎn)生的全球煤煙和塵埃云使地球冷卻到足以讓恐龍滅絕。當(dāng)時(shí)許多科學(xué)家，包括著名的彗星研究者，都認(rèn)為這是一個(gè)荒謬的想法。直到尤卡坦半島北部發(fā)現(xiàn)了一個(gè)180千米寬的隕石坑，為這一理論提供了證據(jù)。

2000年，美國(guó)國(guó)家航空航天局的近地小行星跟蹤系統(tǒng)公布了關(guān)于大型小行星在當(dāng)時(shí)的新數(shù)據(jù)。“到目前為止，科學(xué)家們認(rèn)為大型近地小行星的數(shù)量在1000到2000顆之間，但事實(shí)上真實(shí)數(shù)據(jù)可能大大超過(guò)這個(gè)數(shù)字?！币敶髮W(xué)的戴維·拉比諾維茨（David Rabinowitz）說(shuō)。

2003年，日本向一顆名為“糸川（Itokawa）”的小行星發(fā)射了隼鳥(niǎo)號(hào)（Hayabusa）探測(cè)器，大約7年后，它帶著太空巖石樣本返回了地球。這些樣本一直是科學(xué)界非常感興趣的話題，一篇新的研究論文揭示，這些微粒包含著一些物質(zhì)，可以幫助我們了解我們星球的歷史，其中非常重要的一項(xiàng)是：水。我們無(wú)法完全確定地球從哪里獲得大量的水資源，但是科學(xué)家提出了很多的理論猜想。其中一種猜測(cè)是，地球在形成時(shí)期受到小行星的撞擊，而這些小行星恰好含有水冰。不過(guò)需要足夠多的撞擊次數(shù)才能將如此多的水輸送到地球上形成海洋，這是對(duì)于地球?yàn)槭裁磿?huì)充滿水的一個(gè)很好的猜測(cè)。

2018年，日本的隼鳥(niǎo)2號(hào)（Hayabusa2）宇宙飛船在小行星“龍宮（Ryugu）”上進(jìn)行了重要探索。日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)在抵達(dá)這塊太空巖石，并經(jīng)過(guò)充分計(jì)劃后，向其表面發(fā)射了一枚炮彈，以收集其內(nèi)部的樣本。像這種樣本采集模式，難度在于探測(cè)器能否安全著陸。

2018年12月底，美國(guó)國(guó)家航空航天局的深空探測(cè)器“奧西里斯-雷克斯（Osiris-Rex）”飛抵目的地小行星的近距離軌道。據(jù)稱，這顆規(guī)模接近摩天大樓的小行星上可能會(huì)有有機(jī)化合物，并且可能在大約150年內(nèi)與地球相撞。這顆深空探測(cè)器于2016年9月發(fā)射，并開(kāi)始了美國(guó)國(guó)家航空航天局史無(wú)前例的歷時(shí)7年的任務(wù)——對(duì)小行星本努

（Bennu）進(jìn)行近距離探測(cè)，從其表面采集樣本，并將樣本返回地球進(jìn)行研究。本努是一顆約1/3英里（1英里=1.609344千米）寬的巖石，形狀像一個(gè)巨大的橡子，圍繞太陽(yáng)運(yùn)行的距離與地球大致相同，據(jù)悉其富含有機(jī)分子，歷史可以追溯到太陽(yáng)系的早期。

2029年4月15日，一顆小行星將從地球上空掠過(guò)。屆時(shí)這顆綽號(hào)為“阿波菲斯（Apophis）”的小行星距離我們將和一些衛(wèi)星一樣近，距離地球大氣層只有幾千英里。這將使它成為歷史上距離地球最近的小行星之一，對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)極好的機(jī)會(huì)，可以讓他們盡可能多地了解它。很多小行星總是與地球擦肩而過(guò)，但它們通常不會(huì)離地球比月球更近。但阿波菲斯達(dá)到了，它的直徑超過(guò)300米，這意味著它足夠大，當(dāng)它飛過(guò)我們身邊時(shí)，將可以用肉眼看到。

小行星的來(lái)訪曾給地球帶來(lái)過(guò)許多災(zāi)難，但是在科技飛速發(fā)展的現(xiàn)在也帶來(lái)了珍貴的研究資料。相信在未來(lái)，我們可以逐步掌握小行星的規(guī)律與奧秘，將危機(jī)轉(zhuǎn)換成科學(xué)進(jìn)步的機(jī)遇和力量。

知識(shí)鏈接：地球附近的小行星

目前，世界各國(guó)的天文學(xué)家研究證實(shí)，太陽(yáng)系中已知的超過(guò)60萬(wàn)個(gè)小行星中，有10萬(wàn)個(gè)屬于近地天體（Near-Earth Objects，NEOs），其中一些會(huì)在未來(lái)與地球某部分相撞。監(jiān)測(cè)這些星體是美國(guó)國(guó)家航空航天局正在進(jìn)行的空間研究工作中的重要部分。美國(guó)國(guó)家航空航天局的“近地天體探測(cè)器（NEOWISE）”從2013年12月開(kāi)始工作。這艘宇宙飛船最初是在2009年作為“廣域勘測(cè)探測(cè)器（WISE）”發(fā)射的，它依靠紅外望遠(yuǎn)鏡尋找以前未被探測(cè)到的星團(tuán)和主帶小行星。2011年2月，任務(wù)結(jié)束，飛船進(jìn)入休眠狀態(tài)。2013年12月，“近地天體探測(cè)器”被重新激活，在其剩余的使用壽命內(nèi)被用于測(cè)量近地天體（即彗星和小行星）。現(xiàn)在已經(jīng)將過(guò)去的觀察數(shù)據(jù)向公眾開(kāi)放，其中包括72個(gè)以前不為人知的近地天體。