狩猎小行星

刘茜

你喜欢观测吗？你想发现属于自己的小行星吗？对普通的天文爱好者来说，观测不是问题，难点在于辨认自己拍到的小行星究竟是哪一颗。

今年3月，美国国家航空航天局（NASA）发起了“小行星数据猎手”（Asteroid Data Hunter）行动，任何一个有机会使用望远镜观测的爱好者，只要下载运行“小行星数据猎手”软件，以天文图像的专用格式（.FITS格式）上传自己拍摄的照片，就能帮助识别这些夜空中的微弱光点，成为一名“小行星猎手”。它是“小行星大作战”（Asteroid Grand Challenge）项目的一部分，这个项目旨在让所有天文爱好者都能参与到地球保卫战中来。

这是一次天文观测的“众包”活动，几乎没有任何门槛限制，只要有一台望远镜、一台能上网的电脑，就可以参与其中。这不由让人想起了另一个类似的项目，旨在搜寻外星信号的“SETI@home”（“在家搜寻地外文明”计划），它是一个利用家用电脑空闲时间来进行数据运算的桌面程序，让全球的几百万台家用计算机加入到对专业望远镜观测数据的分析当中，群策群力，为搜寻地外文明的行动尽一分自己的力量。

就目前而言，两者的区别是，对地外文明的搜寻只是为了满足我们的好奇心，而对小行星的搜寻则是跟地球人性命攸关的大事。因为那些悠游于空间中、和地球这个庞然大物相比尺寸不值一提的小小天体，其实暗藏杀机，而其中的一些佼佼者，更是具备了毁灭地球文明的能力。

地球历史上确实经历过这样的巨变。一代地球霸主在小行星撞击带来的巨变中淡出历史舞台，只剩下一支弱小的后裔—6500万年前，曾经雄霸一时的恐龙在短时间内销声匿迹，只有个头最小、需要食物最少的一支残存下来，演化为如今的鸟类。6500万年前的那颗小行星直径超过10千米，在如今墨西哥境内的尤卡坦半岛留下了一个直径180千米的巨大撞击坑。科学家估计，撞击当时产生的能量相当于200万颗氢弹爆炸的能量，掀起了几十米乃至上百米高的海啸。如果同样的撞击在今天发生，人类文明无疑将会损失惨重，进入难熬的漫漫长夜，甚至可能遭到灭绝。

即便是小得多的小行星撞击地球，如果发生在人们聚居的地区，也会造成严重的伤害。因此，我们确实有必要严密关注那些接近地球的小行星，尽量迅速而精确地判断出它们的大小和轨道，以便在真正的危险来临前做出及时的反应。

什么样的小行星对地球具有潜在的威胁呢？目前天文学家使用的标准是：直径100～150米以上，并且和地球的最近距离小于0.05个天文单位（大约750万千米，相当于地月距离的20倍）。也就是说，块头足够大、一旦撞上了会造成足够的伤害，同时距离足够近、近到有可能发生碰撞—小行星的质量很小，轨道容易被大天体的引力改变，在和地球擦肩而过的时候，有可能因为地球的引力而“飞蛾扑火”。这样的“潜在威胁小行星”（PHAs）目前发现了1500多颗，根据“近地天体广域红外巡天探测器”（NEOWISE）的数据，估计总数可能达到3200～6200颗之多。

在这些危险分子中，确实有一些曾经给我们带来恐慌。比如小行星“杜恩岱”（Duende，这个名字是伊比利亚民间传说里的一种小妖精），也就是当年的小行星2012 DA14，在2013年2月16日以仅仅2.5万千米的距离和地球擦肩而过。要知道，2.5万千米的高度已经比同步通信卫星还要近，虽然天文学家判断它撞击地球的可能性接近于零，但它还是在公众中引发了紧张的情绪。

巧合的是，也正好在同一天，另一颗小行星在俄罗斯的乌拉尔地区变成了一颗比太阳还要明亮的火流星，随后在空中爆炸。幸好它的直径只有15米。除了爆炸震坏的玻璃让一千多人受伤、让全市居民暴露在西伯利亚的严寒中之外，并没造成太大伤害，也算是不幸中的万幸。

话说回来，对绝大多数的近地小行星，我们都不用太过紧张。一方面，小行星这东西，小个子比大个子多得多。它们的直径大小和与地球撞击的可能性都遵循所谓的“幂律分布”：直径每大一个数量级，小行星的数量和撞击概率就降低两个数量级。对地球来说，直径100米的小行星撞击大约每一万年出现一次，直径1千米的小行星撞击大约每100万年出现一次，而造成恐龙灭绝的那种小行星撞击，大约每1亿年才会出现一次。来到地球的小行星绝大多数都非常小，感谢浓厚的地球大气，让它们都在天空中变成了明亮的流星，对地面造成的危害不大。

另一方面，要是接近地球的危险分子大小超过了警戒线，很快就会被小行星猎手们发现，而且危险分子的个头越大，发现得一定也越早。“追捕小行星”是天文爱好者们的最爱，小行星和彗星都是不需要大型望远镜就能观察的天体（虽然要确定它们的大小和形状就必须靠雷达和空间飞行器），分布在全球的职业和业余天文学家们可以对这颗小行星进行全天候的接力观测，完全可以提前一段时间预报出爆炸产生的时间和地点。只要撞击时间不是特别紧迫、范围不是特别巨大，都能有一定的疏散和应对空间。

在2008年10月7日，就发生过这么一次被准确预报的撞击。当时那颗叫2008 TC3的小行星，因为直径只有2～5米，直到撞击前19个小时才被第一次发现。随后，全世界的注意力都转向了它，对它的观测数据从世界各地雪片般飞来，光是NASA就接收到了26个天文台、570次个人的报告。历史上头一回，一颗小行星在闯入地球大气之前就被判断出了运行轨迹，并且预报的时间精确到秒。最后，这颗小行星在苏丹杳无人烟的沙漠上空爆炸，没有造成任何伤害，但如果这里有人居住，提前几个小时也能进行疏散，躲过伤害。

这是一次群策群力的胜利，也是小天体观测的传统。在这种需要连续不断搜寻整片天区的枯燥行动中，业余天文学家能够做出不亚于职业天文学家的贡献，这也正是“小行星数据猎手”计划的可行性基础。

除了在地面的观察和预报之外，对小行星自身的研究其实也是非常重要的一环。

除了采样之外，美国宇航局还有另一项石破天惊的打算：他们准备真的捕获一颗小行星。这里的“捕获”指的是字面意义，抓住一颗小行星，慢慢改变它的轨道，最终让它围绕月球运行，以便进行载人探测。这个替月亮“抢亲”的计划是在2012年4月提出的，如今已经选定了猎物：小行星2011 MD。它是一颗直径约6米、质量500吨左右的近地小行星。行动预计将在2020年代进行。为了完成这次史无前例的“狩猎”，人们需要准备好空前强大的飞船、更加先进的推进系统、还有训练有素的宇航员和强壮又灵巧的机械臂。

为什么要探测小行星？

一方面，小行星是太阳系里的“活化石”，它们还保持着太阳系早期的状态，可以为我们提供关于太阳系演化和生命起源的古老线索；另一方面，研究小行星的结构也能帮助我们处理那些可能威胁到地球的小行星。

大量的小行星并不是牢不可破的岩石，而是松散地聚集在一起的碎石堆，密度只相当于水的两三倍。对付这种本身早已碎裂的小行星，肯定比对付铁板一块的结实家伙要容易。要是把算盘打得再精一点，富含金属的M型小行星有高质量的铁和镍，还有其他各种金属，是优质的矿石；含碳的C型小行星表面不但有与生命相关的多种分子，还含有大量的水，是未来的空间旅途中重要的水源。所以，最近这些年，世界各国已经或将要进行一系列的小行星探测行动。

首先是日本的隼鸟号，达成了人类历史上首次从小行星表面取样归来的成就。它飞越了茫茫60亿千米的距离，往返花费了7年的时间。

在小行星表面取样是件非常困难的事，因为这里没有大气、重力非常微弱，地质状况又格外复杂，无论是撞击、钻探还是其他方式，都很难把到处扩散的物质收集起来。隼鸟号采用的办法是一头撞击到小行星“糸川”上，用一个喇叭状的收集器采集飞散的微尘。采样的结果直到隼鸟号成功返回地球才揭晓：虽然只收集到了1500个直径大约1微米的微粒，但这个前所未有的成就还是鼓舞了人们。作为后续的隼鸟2号也已经在去年12月发射升空，预计将在2018年抵达目标小行星162173，2020年返航。

2012年，我国的嫦娥二号在距离地球约700万千米的地方近距离掠过小行星“伊卡洛斯”，让中国成为继美国、欧空局和日本之后第四个近距离探测小行星的国家或组织。美国计划在明年启动的奥西里斯-雷克斯项目，也准备前往小行星“贝努”进行采样。

或许，一个真正从物理上而不是数据上狩猎小行星的时代正在我们眼前开启，人类不但监测、预警和探测小行星，最终还要控制和利用它们。