小行星撞击地球的危险性和对策

小行星撞击地球的危险性和对策

王思潮

　　由于人类自身对地球环境的破坏，已造成一系列严重的问题，例如温室效应、臭氧层空洞及各种污染，这些全球环境问题已逐步引起各国政府的高度重视。然而，我们生存的这颗星球不仅受到人类自身对环境的破坏，而且还面临着来自外空的威胁，这就是小行星和彗星对地球的撞击。今天我们对这种威胁的认识还带有某种程度的盲目性，在地球周围尚有90%的直径１公里以上的小行星、彗星未被发现，就是已发现的两百颗直径１公里以上的近地小天体（指可时常飞到地球轨道周围的小行星和彗星），许多还是在它们飞近地球以后才发现的。那么在地球的历史上是不是发生过碰撞事件呢？答案是肯定的。尽管由于地球上强烈而漫长的地质作用，已将绝大多数高速碰撞的痕迹抹去，然而至今仍发现有约140个大陨石坑的证据，有的陨石坑直径长达200公里以上。地球的近邻月球表面更是布满密密麻麻的大小陨石坑，这也有力地证明了地球46亿年历史上难以计数的碰撞事件。

　　人类的历史记载中有没有发生过这类碰撞事件呢？答案也是肯定的。本世纪，这些小天体就至少两次轻轻地敲响了地球的大门，而且这些不速之客是在人类事先毫无觉察的情况下"偷袭"的。

　　1908年6月30日清晨7时17分，一颗比太阳更耀眼的大火球在俄国西伯利亚通古斯上空8公里处爆炸，其爆炸当量相当于600至1000颗广岛原子弹（但无明显的放射性辐射），其强大的冲击波与高温大火摧毁了两千平方公里的古老森林，研究与计算表明它是由一颗直径仅60米的小行星与地球相撞产生的。假若这颗小行星晚4个多小时落下，圣彼得堡就可能受到致命的打击，假若今天它落在世界某个大城市上空，其损失将高达几千亿美元以及几十万乃至上百万人的生命。这样大小的近地小天体，平均每200年与地球相撞一次（非周期性）。

　　1972年8月10日白昼，一颗火球飞越美国加州和加拿大西部上空后离开了地球，不少目击者耳闻它从58公里上空传来的隆隆声响，美国的空间红外探测器记录了这一事件。研究表明，它是一颗直径约为10米、质量为几千吨的小行星，飞行速度为每秒15公里，假如落下来，其爆炸当量相当于2至3颗广岛原子弹。这颗小行星简直是擦着地球鼻尖掠过。

　　上述事件仅是较小质量小行星产生的局部地区效应，而对人类危害甚大的却是质量较大的小行星，现在的研究表明，直径两公里左右的石质小行星与地球相撞时会引起全球效应，其爆炸释放出的能量高达约1万亿吨TNT，相当于上述事件的5万倍以上。它除了直接摧毁100万平方公里地区以外，还将大量的亚微米微尘抛向同温层，这个全球性厚尘埃层将阻断植物的光合作用，形成类似核冬天的"星击之冬"，从而造成全球性粮食大幅度减产，引发大范围饥荒和疾病流行，估计损失将高达200万亿美元，并危及全球四分之一人口的生命。这一量级的碰撞事件平均50万年发生一次。有一些学者的研究表明，直径1公里的石质小行星就可能触发全球效应，这样的碰撞事件平均每10万年发生一次。全球效应的后果是其他自然灾害（如地震、气象灾害等）所无法相比的。

当更大的直径为10公里的石质小行星与地球碰撞时，其爆炸能量将高达100万亿吨TNT的量级，足以触发全球性大灭绝事件，人类中大多数可能丧失生命，研究
表明这一量级的碰撞事件平均每1千万年发生一次。现在有足够的证据表明，6500万年前白垩纪与第三纪之间的恐龙灭绝事件（简称K-T事件），就是由一颗直径大于10公里的近地小天体撞击地球触发的，当时还有一半左右的动物和植物物种随同恐龙一起灭绝。

科学社会的响应

　　小行星或彗星击中地球的地点与地域无关，因此，每一个区域都面临同样的几率，尤其是直径1至2公里以上的小行星或彗星，击中地球所产生的星击之冬全球效应将使每一个地区都遭受到严重的破坏。小行星撞击地球问题已成为国际性的热点
课题。

　　今年1月初，在美国图森市召开了"彗星、小行星撞击地球危险性"国际学术讨论会，会上美国宇航局国际近地小天体探测小组提出空间警戒搜索网的建议，建议在全球范围内建造6架2至3米口径反光望远镜并配以CCD探测器，专门用于近地小天体的发现和跟踪。

　　今年4月28日至5月4日，在意大利埃里斯又召开国际学术讨论会，参加会议的有美、俄、中、英、法、日、印等10多个国家的60位天文、物理、空间科学、全球气候和环境等领域的专家学者和国家政策的研究制定者，我也应邀在会上报告了我国在近地小天体领域的研究进展。

　　美国科学家在会上提出了对近地小行星的小型空间拦截试验计划，美国氢弹之父泰勒博士和参会者共同讨论了如何用核爆炸装置对付近地小天体的威胁。

　　参会者讨论并通过了关于小行星或彗星碰撞地球问题的埃里斯宣言，其要点如下：

近地小天体的碰撞对地球环境和生命的演变起了非常重要的作用。
如果不采取有力的措施，从长远观点看，近地小天体的碰撞有可能结束人类的文明史；从近期看，它们的威胁并不亚于其他的自然灾害（例如地震、洪水及其他气象灾害）。
较小质量的近地小天体在国际紧张地区上空的爆炸，有可能被误认为核攻击而导致错误的反应。
无论对科学界，还是对人类社会来说，加强对近地小天体及其对地球的碰撞效应的研究是有重要意义的，这种努力应在国际协同下进行，应发展类似已提出的空间警戒网的专门国际天文系统。现在全球热核战争的危险性已经减少，过去冷战时期军事防御系统的地面和空间的观测技术可充分应用于对近地小天体的搜索研究。

我国应采取的对策

　　面对近地小天体碰撞地球的危险性，我国应采取哪些对策？

应有清醒的认识和科学的估计，并认真对待首先应有充分的思想准备。研究表明，直径50米的石质小行星就能产生类似通古斯事件的空中爆炸，这一量级的事件平均每100年发生一次，因此在
今后几十年内，有可能再次发生，它的灾害是局部性的，然而如果它是"突袭"的话，人们精神上的震动却远非局部性的，它可能引起一部分公众的严重不安，对经济和社会造成的间接损失可能远大于直接损失。今天的地球还是一颗尚未设防的星球，对此应有清醒的认识和科学的估计，即在今后二、三十年内发生全球性星击之冬的几率是相当小的，然而，几率虽小，危害却甚大，不能不认真对待。我们应在加强近地小天体研究的同时，把有关的知识介绍给公众，提高公众的心理承受力，并尽可能减少损失。
尽快建立我国的现代近地小天体中心
现代近地小行星研究的重要进展出现在1980年，当年，诺贝尔奖金获得者阿勒瓦里士等人提出造成恐龙灭绝的K-T事件是近地小天体撞击的理论，自1980年撞击理论的提出到1993年关于近地小天体撞击地球的埃里斯宣言，人类对近地小天体撞击地球的认识已发生革命性的变化。
我国近地小天体的研究有一定的基础，当前应尽快建立我国的现代近地小天体中心，这个中心的第一个作用是研究以下主要课题：
①搜索、发现新的近地小天体及长周期彗星，并验证、跟踪、测算出它们精确的运轨道，以及它们有无可能与地球碰撞。两百颗已发现的近地小天体轨道计算表明，没有一颗会在未来两个世纪内与地球相撞现在的问题是，在2100颗直径1公里以上的近地小行星中，还有90%尚未发现，而世界上任何一个国家都无法单独完成这项搜索，需要全球性协作。为此，建议5年内在我国建造一架口径1.5米至2.5米的强光力反光望远镜并配以新一代探测器（包括4片2048×2048CCD芯片），专门用以高效的自动搜索、定位，预期在投入使用后，20年内可发现500至1000颗穿越地球轨道的近地小天体（其中50至100颗1公里以上的近地小天体），并在全球性验证、跟踪等方面发挥作用。近两年内，可用现有的较小口径望远镜配备新一代CCD探测器，一方面提高现有效率，另一方面为大望远镜积累自动搜索和定位的经验。除近地小天体外，还应搜索长周期彗星，它们也可能与地球相撞，有些在飞近太阳时，还可能瓦解为彗星群，不过与近地小天体相比，长周期彗星对地球的碰撞几率较小，威胁也较小。
②研究不同质量的近地小天体与地球碰撞频率，及其有无周期性涨落。
③研究近地小天体的物理、化学和力学性质。
④提示近地小天体与地球碰撞的机制，对陆地、海洋、大气层和环境、生态的影响，并研究如何处理各种碰撞事件。
⑤近地小天体与核武器空中爆炸的识别。
⑥研究如何避免碰撞事件的发生。

现代近地小天体中心的第二个作用是协调我国各部门、各相关学科的协作研究。

第三个作用是加强国际的合作与交流。

第四个作用是及时与慎重预警。

　　人类是否有能力避免小天体对地球的碰撞？答案是肯定的，但必须投入足够的力量，使地球成为一颗设防的星球。首先是建立起空间警戒搜索网，努力寻找尚未发现的近地小天体及长周期彗星，测定其精确的运行轨道。如果探测到某颗小天体将与地球相撞，人类可以提早发射巡航飞船将小型核爆炸装置运上这颗小天体上引爆，改变其运动方向或速度，就可避免碰撞事件。今天人类的智慧毕竟远远高于6500万年前的恐龙，人类的未来终究取决于人类自身的努力。