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科幻情節能變成現實嗎?如何阻止禍從天降的末日到來。

如何防止末日威脅

2022年9月28號,美國馬里蘭州的霍普金斯實驗室裡,科學家們緊張的注視著前方的電視屏幕,只見屏幕上的錄像,就像早年幀數不全的動畫片一樣,中間一個像泥巴團一樣的物體就這麼一頓一頓的越來越大,而科學家們卻興奮的倒數著321,這時整個屏幕顯示的都是泥巴團,最後是圖像一黑啥都沒有了。

科學家們在控制室裡興奮地歡呼雀躍起來,請問這夥人在幹嘛呢?這是目前NASA一個非常重要的實驗,叫作“達特”項目,這個達特也是飛鏢的意思,就是扔飛鏢,也是全世界都非常急於看到結果的一項實驗,為什麼呢?

時間回到3,400萬年前,一顆直徑大約是10公里的小行星直撲地球而來,只見它一頭扎進了地球的大氣層,然後一路火花帶閃電,最後砰的一聲撞在了今天的俄羅斯西伯利亞克拉斯諾亞爾斯克邊疆區的北部,在冰原上留下了一個直徑大約是100公里的大坑,就是波皮蓋隕石坑,這顆小行星還捎帶手消滅了地球上15.6%的物種,這個事件叫做“始新世-漸新世大置換事件”。

這是繼大約6,600萬年前,白堊紀末期的恐龍大滅絕之後,又一次嚴重的禍從天降,讓科學家們心驚的是這種毀滅性的災難是週期性的,規律性很強,大約每隔2,600萬年至3,500萬年就要發生一次,簡直就是地球逃脫不了的宿命,至於原因說起來相當複雜。

已故的宇宙物理學家霍金在他的最後一本書《大問題的簡要回答》當中,就很鄭重的說,目前地球最大的威脅不是別的,就是小行星。不光科學家們這麼說,聖經裡也預言過這樣的災難,《聖經啟示錄》當中第六個封印被天使揭開的時候,使徒約翰寫道,星星將落在地上,就像無花果被大風從無花果樹上吹落一樣。

科學家們在掐指一算,從始新世-漸新世大置換事件到現在又過去了3,400萬年了,而且最近這幾十年確實小行星頻繁闖入地球大氣層頻率增加了,難道說還有大個的在後面嗎?難道說地球史上曾經發生的禍從天降的事情又將重演嗎?

根據NASA的統計,從1994年到2013年,就這20年時間裡,就有500多個小行星進入過地球的大氣層,它們的直徑從1米到20米的都有,不過,因為這些小行星太小,只能算是小個的隕石,在與地球大氣層摩擦的過程中已經燃燒殆盡,化為烏有,就沒有機會接觸到地表,所以也沒有帶來大的傷害,但是也有漏網之魚。

2000年1月18日凌晨,一顆火流星在加拿大育空地區的首府白馬市上空26公里處爆炸,形成一個巨大的火球,整個夜空被它照耀的像白天一樣,很多居民驚醒,好在有驚無險沒有人受到傷害。科學家們猜測也許已經有一顆直徑在100米以上的小行星,在宇宙的某個遙遠角落衝著地球飛奔而來,直徑100米也許意味著它沒有辦法在和地球大氣層的摩擦當中被燃燒殆盡,最後撞擊到地表。

一想到這種可能性,科學家們就驚出了一身冷汗了,雖然說不一定會有大個的小行星真的砸過來,但是料敵從寬防敵從嚴,萬一有一個過來怎麼辦?還是得開動腦筋,想辦法主動出擊,化險為夷,得把主動權掌握在自己手上,得有防止這種末日到來的技術手段。

NASA的科學家們早就開始鄭重的考慮這個問題,怎麼樣化解天外飛來的威脅呢?化解的方法在歷史上當然還沒有先例,不過影視劇業者們卻早就腦洞大開了,比如1998年的這部《彗星撞地球》,就整出了核彈炸彗星拯救地球這種腦洞,編劇的思路其實也是科學家的思路,科學家們第一個想出的方案和電影裡是一模一樣的,就是炸。

但是用什麼當量的核彈去炸卻讓科學家們犯了難,如果用我們人類目前開發出來的,比如100萬噸TNT當量的核彈去炸,時機上的拿捏就非常關鍵。

舉例說,假設一顆直徑300米的小行星,以每秒鐘18公里的速度飛向地球,當它飛到離地球還有30天距離的時候,也就是大約4,665萬公里的時候,在這個時間點之前就得發射核彈去炸它了,可是炸了以後又會出現幾種不同的情況,根據小行星材質的不同,爆炸的效果也不同,所以接下來咱們還得介紹一下小行星的類型。

講這種科學的話題就是比較麻煩,涉及到的名詞比較多,得一個個解釋,也請朋友們保持耐心。

小行星的類型

現在觀測到的小行星分為C型、S型和M型,C型是最常見的,也是質地最鬆散的,它主要由黏土和硅酸鹽岩石構成,稱之為軟玉型小行星。而這個S型就比較難搞了,它更堅硬,是由硅酸鹽和鎳鐵構成的,被稱之為石型小行星,最難搞的是M型小行星,它是最堅硬的,是全金屬構造,主要成分是鎳和鐵,也被稱為金屬星小行星,也就是神鵰俠侶裡面最拉風的玄鐵重劍的材料來源。

如果小行星是C型的,是由什麼黏土和冰組成的,當然核彈一炸它就灰飛煙滅,這當然皆大歡喜了,但是誰也不敢保證碰到的是這種情況。如果遇到S型那就比較麻煩了,因為核彈沒有辦法把它全部炸成小碎塊,大的碎塊,因為爆炸的推動力有可能會加速向地球呼嘯而來,衝進大大氣層。

如果再背運一些就是遇到M型金屬型的小行星,核彈非但沒有辦法炸碎它,更加有可能加速小行星闖入地球的步伐,把地球砸出個大窟窿,很可能製造又一次生物大滅絕,所以最保險的做法就是把攔截的時間點提前,就算核彈炸不碎小行星,也能夠讓它偏離現在的軌道,這樣它就不會擊中地球了。這樣一來炸的方案就變成了推,對付距離近的小行星叫炸,對付距離遠的炸不成就成了推。

科學家們提筆一算,倒抽了一口冷氣,如果這個小行星直徑有1.4公里,那麼至少需要提前18個月,也就是提前一年半發射6枚100萬噸當量級的核彈,這樣才能保證核彈在太空中能夠及時的攔截住這個小行星。如果小行星的直徑在兩公里以上,那麼就需要至少提前5年甚至更長時間來發射核彈,至於說要發射幾枚核彈才夠用,科學家們就不想提筆再算了,因為第一步你得保證擊中小行星,距離越遠當然擊中它的難度就越大,你先把這一步解決了,才有後面的話說。

眼看著這條路走不通,於是氫彈之父泰勒提出要開發當量在10億噸TNT的氫彈,這個當量可以保證在一瞬間就把直徑一公里的小行星變成蒸汽,這樣的話就不用再考慮什麼距離的問題了,哪怕在家門口都可以立馬攔截小行星,聽到這個方案吃瓜群眾們拍手歡呼,這樣就不管什麼型的小行星都可以在瞬間解決掉,警報就可以解除了,但是科學家們不說話了,因為現在地球上開發出的最大當量的核彈是5,000萬噸TNT,就是前蘇聯造出的沙皇氫彈,你說10億噸比5,000萬噸又多了20倍,能不能開發出來咱先不忙說,就說這當量的氫彈在地球家門口爆炸,把小行星是化沒了,但是對地球能夠造成什麼樣的汙染和傷害呢?大家心裡全都沒底,所以巨型核彈的方案出局。

於是有人提出了第二種方案牽引,他的意思也很好理解,就是當小心行星經過的時候施加一個強大的外力把小行星給吸過去,就像用磁鐵吸引鐵釘一樣。不過用什麼東西做磁鐵那就有講究了。有人提出構想,設計一種無人航天器發射到小行星上空,然後啪啪打出幾個鐵鉤子,拽住小行星,火箭推進器在全力開動,用蠻力把這個小行星拽離現在的軌道,讓它遠離地球。

至於這個航天器得有多大?只能用一個詞來形容,就是巨大無比。聽起來這很像是業餘選手的發言是吧?還真的不是,提出計劃的都是NASA的資深科學家。NASA在2007年嚴肅論證了牽引器方案的可行性,因為小行星被地球的引力捕獲之後,它衝向地球的最後旅程是一個加速的過程,而牽引器實在沒有辦法安裝在快速衝刺的小行星上面,這個方案的成功率實在是太低了,於是它也出局。

於是有人提出了第三種方案撞,這個思路也很直白,就像棒球選手一樣給飛速而來的小行星當頭一棒,把它打到遠離地球的軌道上去。當然地球是沒辦法變身成棒球運動員的,不過我們可以發射一種質量大速度快的物體,迎面撞上小行星,一下就把它撞飛,撞離現在的軌道。

2017年NASA在確定了狀的方案之後,說幹就幹,就開始尋找第一個試驗目標,很快就瞄準了太陽系裡的一個雙星體系叫迪迪莫斯,這顆小行星個頭不大,直徑大約是780米,小小的它還有一顆更小的衛星,就是NASA的實驗目標迪莫弗斯,這個迪莫弗斯小行星直徑只有160米,只有它主星的大約1/5,大小就和埃及胡夫金字塔差不多。

NASA選擇雙星的小行星系統原因也很簡單,因為雙星繞著太陽轉,軌道遠離地球,即便是近地點離地球也有1,100萬公里,大約是地球到月球距離的29倍,這樣萬一實驗有什麼差池,也不至於傷到地球的一根毫毛,但是接下來問題又來了,為什麼要選擇小行星迪莫弗斯作為實驗對象,而不是挑他的主星迪迪莫斯呢?這就又有講究了。

實驗這個東西它要更容易轉化為現實的方案,選擇對象就特別重要。質量一大一小的兩顆隕石,在都能保證準確命中的前提下,當然是選擇質量大的那一個作為撞擊對象是更加合適的,因為質量大的你都能撞飛,那質量小的就更加不在話下了。

沒有挑主星迪迪莫斯的原因在於它的軌道實在是忒長了一點,繞著太陽轉一圈要770天,撞擊以後起碼得連續觀察兩年多才能知道撞擊有沒有效果,它的軌道有沒有改變,而它的衛星迪莫弗斯軌道就短多了,它繞主星轉一圈只要11小時55分鐘,所以只要持續觀察它一段時間就知道撞擊的效果如何了,於是NASA開始行動了。

2021年11月,Space X的獵鷹9號運載火箭,帶著Golf球車大小的達特飛行器從火箭發射基地冉冉升空,在太空中飛了10個月之後,以每小時2.25萬公里的速度一舉擊中了小行星迪莫弗斯。就是開頭咱們文章的那一幕,科學家們歡呼雀躍在茫茫宇宙當中能夠擊中這麼小的目標,確實這個成果也給了科學家們更多信心。

看到這兒您可能已經鬆了一口氣,終於有辦法解決小行星禍從天降這個讓人得焦慮症的問題了,但是且慢!如果您現在就覺得安全了,只能說明還是太年輕了,前方的道路還有很長。

首先科學家們對於小行星迪莫弗斯是什麼物質構成的?目前還是兩眼一抹黑呢?迪迪莫弗斯到底是C型、S型還是M型的小行星?沒人知道,在望遠鏡裡它只是一個比芝麻還小的亮點。從達特飛行器傳回來的圖像看到了泥土和碎石,但這有可能只是附著在星體表面的太空塵埃,裡面的內核是哪種類型的並不清楚。

所以科學家們現在只能開啟猜猜的遊戲環節,他們判斷撞擊是否有效,主要依據兩個指標,第一就是如果在幾個星期內觀察到小行星迪莫弗斯,它圍繞著它的主星的運轉軌道週期縮短了73秒以上,就說明撞擊策略很可能是有效的,因為把它向軌道內側撞歪了,然後再根據它軌道縮短的時間和角度半算半猜的,就能夠知道迪莫弗斯它的質量和物質結構了。如果它的軌道運行週期沒有發生變化,那就得依據第二項指標了,科學家們就只能從迪莫弗斯的噴發物裡去尋找蛛絲馬跡。

因為歐洲的天文學家說了,當達特飛行器撞上迪莫弗斯之後,它應該噴發出碎片,碎片越多反射太Sunny的物質也就越多,所以按照這個思路它就會變亮,然後從亮度變化入手,算半猜的也能夠得出這個小行星迪莫弗斯的質量和物質結構。

只有這些數據都有譜了,科學家們才能夠比較準確的估計需要發射多大的航天器,以及用什麼樣的速度去撞擊小行星,去完成這個飛鏢的任務。所以現在韋伯、哈勃太空望遠鏡、還有歐洲天文臺、秘魯天文臺,全世界上百個巨型天文望遠鏡都對準了芝麻粒兒大小的亮點,期待能夠看到後果。

在連續觀察了幾天後,10月11號NASA興奮的宣佈撞擊成功,因為迪莫弗斯的軌道真的縮短了大約32分鐘,不過科學家們還是很焦慮,因為必須要有足夠長的預警時間,這項技術才真正有效。這次撞擊是一次模擬演習,當然能夠達到這種成就已經非常了不起了,已經走出了非常可喜的一步。接下來能不能使人類避開小行星之禍,科學家們還得繼續努力。

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