小行星|8公里/秒！就在昨晚，地球躲过了一颗楼房大小的小行星！
刚刚 ， 一颗“潜在威胁小行星” ， 于9月2日凌晨同地球擦肩而过——它距地球的最近距离不过地月距离的三分之一 。
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小行星飞掠地球的轨道示意图 。来源：NASA喷射推进实验室小天体数据库
这颗小行星编号为2011ES4 ， 直径在22至49米之间 ， 约普通楼房大小 。
NASA数据显示 ， 2011ES4飞掠地球的速度约每秒8.16公里 ， 最近距离12.13万公里 ， 略小于地月距离（38万公里）的三分之一 。
【小行星|8公里/秒！就在昨晚，地球躲过了一颗楼房大小的小行星！】未来 ， 2031年9月2日、2035年9月2日、2036年9月2日、2039年9月2日、2042年9月2日、2045年9月2日、2051年9月2日……它还会接近地球 。 但是 ， NASA的监控也显示 ， 尚无该小行星未来与地球碰撞的可能性 。
疑问一：什么是“潜在威胁小行星”？
2011ES4属于“潜在威胁小行星”（PHA） 。 所谓“潜在威胁小行星” ， 一般指直径不小于100米至150米 ， 与地球交会时最小距离小于0.05个天文单位（约750万千米）的小行星 。
根据NASA统计 ， 截至2020年8月28日 ， 人类已观测到2112颗PHA ， 其中157颗“较大”（直径大于1公里） 。 值得一提的是 ， 这一数字近几年增长很快 ， 在2008年10月初 ， NASA的PHA名单上还只有982颗 。
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近地天体发现数量示意图 。图：NASA近地天体研究中心
“国际上 ， 基本上从1997年前后 ， 大家越来越意识到小行星的重要性 ， 特别是近地小行星对我们可能的威胁 。 ”北京天文馆名誉馆长朱进告诉南方+采访人员 ， “但在可预见的未来 ， PHA列表内的小行星基本没有与地球发生撞击的可能 。 ”
国内首个NEAT小行星发现者、马里兰大学研究员叶泉志告诉南方+采访人员 ， 目前几乎所有的近地小行星发现和监视计划都由NASA资助 ， 并发现了已知近地小行星中的98% 。
值得一提的是 ， 发现小行星的工作不乏业余爱好者的身影 。 如叶泉志在成为专业研究人员之前 ， 就以天文爱好者身份参与小行星发现工作 。 其在高中时 ， 即参与NASA的NEAT（Near-Earth Asteroid Tracking ， 近地天体追踪）项目 ， 成为国内首个NEAT小行星发现者；之后其与台湾省天文学家在2006年至2008年执行的“鹿林巡天”项目 ， 发现了1颗近地小行星 。
朱进表示 ， 在对小行星的观测和发现上 ， 早期天文爱好者的贡献非常大 ， 不过随着现在大型巡天项目的应用 ， 对普通爱好者来说 ， 发现小行星其实是越来越难了 。
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已发现的“潜在威胁小行星”（PHA）轨道模拟图 。 （ 图：NASA喷射推进实验室）
疑问二：会有未被发现的小行星威胁人类安全吗？
衡量近地天体撞击地球危险的指标有都灵指数和巴勒莫危险指数 。 以较简单的都灵指数为例 ， 其使用0到10这10个整数数字代表危险程度 ， “0”代表其撞击地球的机会微乎其微可以视作为零 ， 又或是在撞击地球前会在大气层摩擦燃烧殆尽；而“10”则代表该物体撞击地球的机会十分大 ， 并足以造成全球性大灾难 。
至今 ， 只有小行星99942在2004年的都灵指数达到“4” ， 意为“需要天文学家注意 ， 现行计算显示会有1%或以上的可能性造成区域性的冲撞损毁 ， 在绝大多数情况下 ， 进一步的望远镜观测会将危险指数再评为零级” 。 不过很快进一步的观测证实其威胁不存在 ， 等级回到“0”级 。
美国空间科学研究所天文学家阿兰·哈里斯（Alan W.Harris）曾经估算了近地小行星的数量 ， 他研究认为 ， 直径大于1000米的近地小行星可能有970颗到1100颗 ， 截至2014年8月 ， 有90％已经被发现 ， 但随着小行星尺寸降低 ， 其数量也大幅增加 ， 未被发现的也更多 。
叶泉志告诉采访人员：“直径超过1000米的小行星一旦撞击地球 ， 会造成全球范围的毁灭性灾难 。 但是100米级别的小行星也可以对人类文明造成毁灭性打击 ， 而我们目前对百米级小行星的了解还不到10% 。 ”
2013年2月15日 ， 俄罗斯车里雅宾斯克遭流星袭击 ， 致千余人受伤 。 分析其轨迹 ， 科学家认为 ， 其可能是一颗阿波罗型小行星（平均轨道半径接近一个天文单位 ， 而远日点大于地球的近日点 ， 它们经常位于地球轨道内） ， 但由于其来自太阳方向 ， 其在进入大气层之前并未被人类观测到 。 NASA估算 ， 在进入地球大气层之前 ， 这颗小行星尺寸为17米 ， 其质量为1万吨 ， 爆炸释放能量约等于50万吨TNT炸药爆炸 。 此外 ， 在2004年3月18日 ， 直径大约30米的小行星2004FH ， 从地球上方大约4.3万千米处飞过 ， 天文学家在其飞掠地球前3天才捕捉到其身影 。
疑问三：如果发现一颗较大的小行星即将撞击地球 ， 怎么办？
阿兰·哈里斯根据现有近地小行星发现数量及预估情况 ， 建立模型计算了小行星大小与碰撞风险的关系 。 他认为 ， 直径50米级的撞击 ， 发生间隔时间为2000年一遇；140米级的 ， 3万年一遇；300米级的 ， 10万年一遇；10千米级的 ， 一亿年一遇 。
1967年 ， 麻省理工学院桑多夫（Paul Sandorff）教授在课堂上提出了一个设计：假设小行星“伊卡洛斯”将于18个月后撞击地球 ， 要如何防止灾难发生？
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最终 ， 学生们设计了使用当时正在研制中的推力最强的土星5号火箭运载1亿吨当量核弹 ， 使小行星偏离轨道或者炸开 。 当然这只是纸上谈兵 ， 在2010年 ， 美国科学院曾有报告认为 ， 用核爆炸阻止小行星撞向地球 ， 具体办法可能还需要几十年研究 。
除此之外 ， 科学家还设想过用长期作用力来缓慢改变小行星轨道 ， 包括太空拖船、引力拖车、用挖掘机使小行星抛出质量、用强激光照射改变小行星表面蒸发量、用表面喷漆等手段改变光压力等 。
另外 ， 还有用航天器动能撞击的方法改变小行星轨道等 。
叶泉志表示 ， 对小行星的在轨打击、摧毁的任务基本停留在概念和“好莱坞大片”的阶段 。 他指出 ， 若发现有小行星冲着地球而来 ， NASA有通报机制 ， 但基本停留在通报以及灾后援助的层面上 。
朱进也说 ， 科学家们是有过一些概念性设想 ， 但其实离实际的应用还差很远 。
“也是因为目前还没有发现有实际威胁的小行星 。 ”朱进介绍 ， 首次准确预报小行星撞击地球是在2008年10月6日 ， 天文学家发现小行星2008TC3将在19小时后撞击地球 ， 并发出预报 。 结果这颗小行星如预期撞击无人居住的苏丹努比亚沙漠 。 不过这颗小行星尺寸不大 ， 直径仅4米左右 ， 现在其一部分残骸在北京天文馆展出 。
值得注意的是 ， 当一颗小行星接近行星或卫星时 ， 它将受到引力摄动 ， 从而可能变更轨道 ， 从先前不具威胁的小行星变为潜在威胁小行星 。 特别是近地小行星 ， 其接近水星、金星、地球和火星的机会很多 ， 因而即使是那些轨道确定的小行星 ， 仍存在一定风险 。
【采访人员】王诗堃
【统筹/策划】张志超
【作者】 王诗堃；张志超
科技能见度
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