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7年后小行星可能撞地球?没错,但是你先别慌!

果壳  · 公众号  · 科学  · 2025-02-10 16:00

正文

听说了吗?


一颗新发现的小行星,有可能在7年后撞上地球!


电影《Don't Look Up》剧照 | 奈飞


没错,这消息是真的。


不过,你先别慌。这句话的重点在于“ 有可能 ”, 还不一定 会真的“撞上地球”。


ATLAS立功!新小行星现身


这颗小行星,编号 2024 YR4 ,是在2024年12月27日,被位于智利的一台ATLAS望远镜发现的。


ATLAS ,全称是“ 小行星地球撞击持续警报系统 ”。说白了,这是一套天文预警系统,在世界各地架设了很多光学望远镜,就像是地球的“眼睛”,24小时不停地扫描天空, 专门盯着那些可能会威胁地球的小行星


ATLAS望远镜发现2024 YR4(绿圈所示)时拍摄的照片| ATLAS


发现后,天文学家才意识到,原来在两天前,也就是12月25日,这颗小行星已经悄悄地“路过”地球家门口了。那时,它离地球最近,离我们大约82.87万公里,相当于月球到地球距离的两倍多一点。


有可能会撞地球?是,但你先别慌!


天文学家开始追踪这颗小行星。他们根据后续的观测数据,推算了2024 YR4的运行轨迹,结果发现,它 有可能在2032年底撞上地球!


最早的计算显示,撞击概率大约是1.2%。你可能觉得听起来不高,但这个数字已经足够让它一下子冲到美国航空航天局(NASA)近地天体研究中心的“风险排行榜”第一名,成为目前已知 近期最有可能撞击地球的小行星


欧洲空间局(ESA)还专门为它建立了一个网页,每天更新观测数据和风险评估。


比如,2月4日,撞击概率升到了1.5%,差不多相当于“连抛6次硬币,都是正面朝上”;到了2月7日,撞击概率又涨到了2.2%,快要赶上“连掷两次骰子,刚好都是六点”了。


咦!这颗小行星撞地球的概率,怎么还 越来越高 了呢?


个头不小,威力远超原子弹!


除了撞击概率,欧洲空间局的网页上还透露了2024 YR4的个头——最新的估计是,它的直径大约在40米到90米之间,差不多 有半个足球场那么大 。它相对于地球的运动速度也很快,高达每秒13.5公里, 比最快的子弹还要快上10倍


虽然科学家还不确定它具体是什么类型的小行星,但可以肯定的是,如果这家伙真的撞上地球,那威力可不是开玩笑的。


科学家估算,如果2024 YR4撞击地球,释放的能量大约相当于800万吨TNT炸药。是什么概念呢?换个更直观的例子:当年在日本广岛爆炸的原子弹,威力大约是2万吨TNT当量。也就是说, 这颗小行星如果撞上地球,威力相当于400颗广岛原子弹!


小行星2024 YR4和其他撞地小行星对比大小。上排从左往右依次是:波音747客机、伦敦双层公交车、2009年苏拉威西陨石、车里雅宾斯克小行星;下排左为通古斯小行星/彗星,右为2024 YR4。黑色和灰色代表了大小估算的下限和上限 | Sinucep


历史上的“天外来客”


400颗广岛原子弹的威力,是不是还是有点难以想象?别着急,先来看看历史上真实发生过的小行星撞击事件,能让你对小行星撞地球的威力有个更直观的感受。


2013年2月15日,俄罗斯 车里雅宾斯克 发生了“天外来客”事件。那天早上9点多,很多当地居民都看到,天空中突然出现一个比太阳还亮的火球,拖着长长的尾巴划过天空。几分钟后,一声巨响打破了清晨的宁静——那是 一颗直径只有17米的小行星,在距离地面29000米的高空爆炸 了。


2013年的车里雅宾斯克事件 | Aleksandr Ivanov


这次爆炸产生的冲击波,威力非常巨大,横扫了方圆几十公里的范围。成千上万扇 窗户被震碎 ,几百座 建筑物受损 1500多人 因为飞溅的玻璃碎片和被冲击波掀倒而 受伤


仅仅是一颗17米的小行星,就造成了这么大的破坏。相比之下,2024 YR4的个头可是它的好几倍,威力更是要大上15到20倍!


再往前说,还有1908年6月30日,发生在西伯利亚的 通古斯大爆炸 。同样是在清晨,早上7点刚过,天空中划过巨大火球,紧接着就是震耳欲聋的爆炸声。这次爆炸产生的冲击波,威力更大, 650公里外的人都感受到了剧烈震动 ,就连 4000公里外的英国,也记录到了这次爆炸引起的大气压力波动。


直到近20年后,才有探险队抵达爆炸中心,眼前的一幕让他们震惊不已:在直径约50公里的范围内,数百万棵大树,像被推倒的多米诺骨牌一样,整齐地向外倒伏,形成了一个巨大的放射状图案。整个 被夷为平地的森林面积,超过2000平方公里 ,相当于两个香港那么大!


1908年通古斯事件“天外来客”空爆示意图 | Don Davis


据科学家推测,通古斯大爆炸很可能是由一颗直径约 50米到80米的小行星或彗星碎片 造成的,它在距离地面 5000-10000米的高空爆炸 。这个尺寸就和2024 YR4差不多,释放的能量高达1000多万吨TNT当量!幸好,当时的西伯利亚还是人烟稀少的偏远地区,否则后果不堪设想。


如果2024 YR4的实际尺寸接近估测上限的90米,那么它撞击地球后的破坏力,可能就和通古斯事件相当!但这一次,它可能的撞击区域,包含了多个人口稠密地区。


“危险红线” 划过人口密集区


德国一位业余天文学家,名叫丹尼尔·班伯格(Daniel Bamberger),他根据目前测算的小行星轨道,绘制了一张2024 YR4可能的撞击区域地图。图中红线划过的区域,就是小行星2024 YR4有可能砸中的地方。


小行星2024 YR4可能的撞击区域 | Daniel Bamberger


可以看到,这条“危险红线”从墨西哥南部的太平洋海域开始,一路向东,穿过南美洲北部( 包括委内瑞拉首都加拉加斯等城市 )和大西洋赤道区域,然后横跨中非( 经过尼日利亚、苏丹等人口大国 ),再到阿拉伯半岛的 也门、阿曼 ,最后经过 印度中部人口密集的德里-孟买走廊 ,最终到达 孟加拉国


不过,大家也不用太担心。这条“危险红线”上,大部分是海洋和人口相对稀少的地区,人口密集区域只占一小部分。


而且,说到底,这颗小行星还 不一定真的会撞上地球 呢!


都灵指数亮黄灯,行星防御启动


为了更科学地评估小行星撞击地球的风险,科学家制定了一个叫做“ 都灵危险指数 ”的分级系统。这个指数就是给小行星的“危险程度”打分,从0级到10级,分数越高,危险越大。它不仅会考虑小行星撞击地球的概率,还会考虑一旦撞击可能造成的破坏程度。


“都灵危险指数”共分10级,定义如上图


绝大多数近地小行星刚被发现就是0级,也就是完全不用担心;能达到1级的每年仅有几颗,表示需要持续观测,通常几周内就会降到0级; 2级以上就非常罕见了 ,意味着需要全球天文学家密切关注。历史上,只有两颗小行星曾经达到过2级。


小行星2024 YR4,目前被评为3级 !这是20年来唯一达到3级的小行星。这意味着,科学家可能要开始认真考虑应对方案了。


为此,联合国也高度重视,首次同时启动了两个专门应对小行星威胁的机制:


  • 国际小行星预警网络 ”(IAWN):可以把它想象成一个“太空预警指挥部”,它负责协调全球各地的天文台、空间望远镜和雷达站等观测设备,24小时不间断地 追踪2024 YR4的动向 。来自不同国家多个机构的科学家都加入了这个网络,共同分析和评估最新的观测数据。

  • 空间任务规划咨询组 ”(SMPAG):这个小组更像是一个“太空智囊团”,研究如果最坏的情况真的发生,人类还能做些什么。小组专家正在 评估各种可能的防御方案 ,从“改变小行星轨道”到“疏散可能的撞击区域”,都在考虑范围之内。


撞击概率升高?别紧张,这很正常!


虽然2.2%的撞击概率听起来不低,但换个角度看,这也意味着 2024 YR4有97.8%的概率会安全地与地球擦肩而过 。换句话说,现在还没到需要恐慌的时候。


你可能会问,小行星撞地球,怎么还有个概率,为什么还会不断变化呢?这其实是因为,我们 对这颗小行星的轨道,还测算得不够精确


小行星也像地球一样,绕着太阳公转,但它完整地绕太阳转一圈,往往需要好几年的时间。从发现2024 YR4的第一天起,天文学家就在追踪它,但到现在满打满算,总共也就观测了一个半月左右。


小行星2024 YR4的轨道(白色椭圆),蓝色为地球轨道 | NASA/JPL


根据这一个半月的观测数据,已经可以确定,2024 YR4会沿着上图中的白色椭圆轨道绕太阳公转,远可达火星轨道以外,近可抵地球轨道之内。等它绕太阳再转上大约两圈,就 会在2032年12月22日,再次回到地球附近


但是,毕竟目前的观测数据还不够多,覆盖的时间范围也不够久,轨道测算上存在一些不确定性。正所谓,“失之毫厘,谬以千里”。在这个基础上向未来推演,想弄清7年多后小行星回到地球附近,它究竟会出现在哪里时, 一点点微小的误差就会发散成一个巨大的“不确定区间”


而我们的地球,恰好,或者说不巧,就卡在这个“区间”之内。


红点代表小行星2024 YR4在2032年12月22日靠近地球时可能出现的区域范围,黄色箭头指示了小行星的运行方向,蓝色圆点代表地球,灰色圆圈则是月球轨道 | 欧空局/行星防御办公室


欧洲空间局发布了一张示意图,很好地解释了这种情况。科学家根据现有的观测数据,进行了500次轨道模拟计算,就像在现有精度范围内“掷了500次骰子”,每次都能得到一个红点,代表2032年12月22日靠近地球时,小行星2024 YR4可能出现的位置。把这500个位置连起来,就得到了上图中这条长约200万公里的 红线 ,也就是前面所说的“不确定区间”。


而红线上那个小小的 蓝点 ,就是我们脚下直径12756公里的地球。前面提到的“小行星可能的撞击区域”,正是这条红线与彼时地球相交的地方。


现在,你应该能更直观地理解 小行星撞上地球的概率 是怎么来的了。粗略来说, 就是地球在这条红线上所占的比例 。当然,由于红点在红线上并不均匀,实际计算要更复杂一些。


随着天文学家不断追踪2024 YR4,获得更多的观测数据,对它轨道的测算精度会越来越高,代表“不确定区间”的这条 红线会越来越短


原来红线很长的时候,地球只占了其中一小部分;现在红线变短了,但 地球本身大小不变 ,如果还在红线上,那地球 所占的比例反而会有所增加 ——这便是欧空局网页上小行星2024 YR4撞击概率逐渐升高的原因。


2032年小行星2024 YR4靠近地球的“不确定区间”,也可以理解成红线的长度,随着持续观测而逐渐收窄 | 欧洲空间局/行星防御办公室


所以, 撞击概率升高,并不意味着“2024 YR4撞地球”这件事本身更有可能发生 (撞或不撞,都是客观事实,不会因为我们的认知而改变),而是人类对这颗小行星认识加深而带来的正常“副作用”。


“虚惊一场” 还是 “史无前例”?


随着观测数据的累积,这条红色会越来越短,最终结果无非两种:


要么,红线短到完全把地球划出界外——这意味着2024 YR4撞上地球的可能性,被彻底排除了。事实上,之前所有在“都灵危险指数” 上评级超过1 级的小行星,最终的结果都是这样: 风险解除,回归0级 ,都是虚惊一场。


要么,红线最终完全收束到地球上——这意味着2024 YR4确定一定以及肯定,会在2032年撞上地球,除非人类出手干预。如果真的出现这种情况,它在“都灵危险指数”上,将 跃升至史无前例的8级


“都灵危险指数”评级标准,纵坐标为撞击动能(或小行星大小),横坐标为碰撞概率。按照这一标准,目前2024 YR4被评为3级 | Looxix


1908年撞击地球,引发通古斯大爆炸的那颗“天外来客”,按照现在的“都灵危险指数”来算,就应该被评为8级。根据NASA近地天体研究中心网站上“都灵危险指数”的定义,这样的事件,地球上 平均每50年到1000年就会发生一次 ,不算特别罕见。


所以,再来一次,倒也并非不可能。


小行星即将“神隐”,观测告急!


虽然最终“虚惊一场”的可能性很大,但我们也不能掉以轻心。为了更准确地预测小行星的轨道,天文学家需要持续不断地观测它。但现在,他们遇到了一个难题: 2024 YR4正在远离地球 ,变得越来越暗,越来越难观测了。


预计到2月底,口径4米的专业天文望远镜,可能就看不见它了;到4月份,只有最顶级的观测设备,才能继续追踪到它,比如太空中的韦布望远镜,或者拥有8米级主镜的欧洲南方天文台甚大望远镜(VLT)。再往后,人类现有的所有望远镜,都将无法观测到它了。


1月30日,欧洲南方天文台甚大望远镜对2024 YR4所作的观测 | ESO/O. Hainaut et al.


如果到那时,代表“不确定区间”的那条红线,仍然没有收窄到能把地球排除在外的程度,那么 2024 YR4撞上地球的概率,很可能 会在相当长的一段时间里,维持在比现在更高的水平上


观测机会还剩下两个!


虽然观测遇到了难题,但天文学家并没有放弃。在2032年到来之前,人类还有机会大幅度“收窄红线”,一举化解危机。


第一个机会是 挖掘历史观测资料


天文学家正在仔细搜索2016年9月的天文照片档案,根据现有的轨道计算,2024 YR4当时曾经接近过地球,距离约为月球到地球距离的30倍。或许有可能,它当时已经被某些巡天望远镜“无意中”拍到了。


如果能找到这些照片,即使当时的图像很暗,信号很弱,也能为轨道计算提供极其重要的历史数据点,大大提高轨道计算的精度。


但遗憾的是,尽管天文学家已经努力搜索了两周,目前还没有任何发现。


第二个机会则要 等到2028年6月 ,那时2024 YR4将再次接近地球,距离约为月球到地球距离的20倍。这将 是2032年之前,我们观测它的最后一次机会 ,也是最为关键的机会。虽然这个距离对雷达观测来说太远了,但对于光学望远镜来说却是刚刚好,有望帮助我们进一步确定它的轨道。


行星防御:我们绝不坐以待毙!


在排除小行星撞击风险这件事上,人类其实有过成功的经验。


2004年6月,天文学家发现了一颗直径约370米的小行星,当时被称为2004 MN4,也就是后来的 毁神星 (Apophis)。不久,人们发现它在 2029年有撞上地球的风险 。随着轨道测算精度的提高,它的撞击概率也越来越高,并在那年的12月27日达到了 2.7%——比2024 YR4现在的撞击概率还要高







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