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太阳系中的小兄弟
发布时间:2024-12-07
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太阳系除了太阳和八大行星外还有许多小成员,例如小行星,这些制造八大行星时留下的“边角料”,从各种意义上来说,都是我们不能轻视的“邻居”。

缺失的行星

1801年新年的晚上,意大利神父朱塞普·皮亚齐没有参加宴会,而是在聚精会神地观察星空。突然,他从望远镜里发现了一颗非常小的星星,正好在“提丢斯-波得定则”中2.8天文单位的位置上。这颗星被命名为“谷神星”(Ceres)。

当时人们以为缺失的行星终于被发现了,在之后长达半个世纪之久的时间里,谷神星都被称为第八颗行星(其他七颗分别是水星、金星、地球、火星、木星、土星和天王星)。

1802年,天文学家奥伯斯在同一区域发现了另一颗小行星,随后被命名为“智神星”。到了1807年,在相同的区域又找到了第三颗婚神星和第四颗灶神星。之后,在这个区域陆陆续续发现了无数小行星。这个区域后来被称为“小行星带”。据估计,小行星带里有50万颗以上的小行星。虽然直径约950千米的谷神星是其中最大的一颗,占整个小行星带总质量的32%,但显然它已经不能位列行星了。填补了轨道空缺的是一大群小行星,而不是单独一颗行星。

为什么这里没有出现整颗行星呢?比较普遍的观点是,这是木星这个“大家伙”干的。在太阳系形成初期,这个区域本应形成一颗行星,但是因为木星引力太强,在它的干扰下,小行星们没能聚集成一颗行星,而是一直保持着分散状态。现在我们看到的这些小行星,就是当年“杀星”事件遗留下来的残骸和碎片。

小行星撞击地球

2013年2月15日,一颗直径约19米的流星尖啸着划过俄罗斯西部城市车里雅宾斯克的天空,并在空中爆炸。这次爆炸释放出了相当于500吨TNT炸药的能量,制造出的火球比太阳还要亮好几倍,甚至灼伤了人的皮肤。爆炸的冲击波震碎了许多房屋的玻璃,把当地许多居民吹翻在地,导致1200多人受伤。

这样的事件提醒我们,地球所处的环境并不安宁。可以毫不夸张地说,我们就好像坐在宇宙的一个“射击训练场”中间,“子弹”正从身边呼啸而过。

虽然小行星主要集中在小行星带中,但在周围行星引力的作用下,有些小行星也会来到地球的身边,它们的轨道甚至会与地球轨道相交,这就是近地小行星(near-Earth asteroids,NEAs)。这些小行星可能有机会与地球亲密接触,而这样的接触带给地球的往往是灾难。科学家认为,6500万年前的恐龙灭绝事件,就是一个大型的小行星或彗星撞击地球的后果。1908年6月30日,俄罗斯通古斯发生的大爆炸荡平了西伯利亚2000平方千米的森林,罪魁祸首也很有可能是一颗小行星。

据统计,直径大于1千米的近地小行星数量超过900个。如果这些小行星撞击地球的话,人类文明就会画上句号。直径140米等级的近地天体(NEO)预计数量为15000个,其中任何一个都能荡平一座大都市。而直径30米或更小的小行星总数超过50万个,它们中有很多能摧毁一座城市。

据科学家估算,每隔不到100万年,地球就会遭到直径1千米的小行星的撞击;5千米直径天体的大撞击大约每1000万年发生一次;而小型的撞击每月会发生好几次。那么,有没有办法阻止近地小行星撞地球,从而保护地球呢?

1967年,在美国麻省理工学院的研究生课堂上,保罗·桑多夫教授布置了一个作业,要求学生设计方案阻止直径640米的小行星“伊卡洛斯”对地球的撞击,而当时这颗小行星正要从地球身边掠过。学生们最终给出的答案是:用火箭先后发射6颗核弹连续轰炸小行星,从而摧毁它或是让它的运动方向偏转。

不过,小行星被炸碎后,碎片依然可能威胁地球,就如同换成了霰弹枪来射击。近年来,科学家开始严肃地考虑地球防卫计划,相继提出了一些更可靠的方案。美国爱荷华州立大学小行星偏转研究中心的方案也提出了使用核弹,但是方法更为巧妙。他们的计划是先用一艘飞船在小行星表面撞出一个坑,然后让第二艘携带核弹的宇宙飞船对准这个坑进行爆破。模拟显示,这样可以把破坏力扩大10~20倍,更有可能把小行星彻底粉碎成无害的微小碎片。

而其他专家则提出了一些不那么极端的手段。有人建议提前给有威胁的小行星装上离子火箭发动机,虽然发动机的推力对小行星的运动影响微乎其微,但在广阔的太空中,只要方向稍有改变,它就不会跟地球相遇了。也有人提出,可以在小行星表面“涂上”或明或暗的条纹。条纹会改变小行星的反射率,从而让热辐射发出的光子轻微地推动它改变运动方向。英国研究者则计划用几个“激光蜜蜂”小型飞船包围小行星,每个都用一束激光照射陨石表面,高温蒸发岩石时产生的气流就可以缓缓推动小行星,从而改变它的运行轨道。

无尽的宝藏

不请自来的小行星威胁着地球的安全,但也有人想主动把小行星请过来。因为小行星里面蕴含着丰富的资源,如果能加以利用,将会是一笔非常巨大的财富。航天科技的先驱、俄罗斯火箭科学家康斯坦丁·齐奥尔科夫斯基早在1903就曾设想开采收获小行星中的氢燃料、水等资源,让宇航员脱离来自地面的补给依赖,从而在太空中生存。

据热衷于开发小行星资源的人士分析,单独一颗直径500米的小行星就可能含有相当于目前全世界储量1.5倍的贵重的铂族金属,如铱和钯。

2015年7月20日凌晨,一颗名为2011UW158的小行星飞掠地球,最近时距离地球仅为地月距离的6.4倍。这颗小行星的掠过引起了各大媒体的强烈关注,因为据说这颗小行星的内核可能含有大约1亿吨铂金。

同时,直径为500米的富含水的小行星,可能含有能装满80艘超级油轮的水。如果把这些水转化为氢和氧,提供的燃料足够能为曾经在人类历史上出现的所有火箭提供动力。在这些诱人数字的吸引下,人们投资兴办了数家小行星矿业公司。

美国国家航空和航天局也正在筹划“捕捉”—颗小行星并把它送到围绕月球运转的轨道上。小行星被重新安置之后,就可以派宇航员去实地考察它了。

在新的太空时代,小行星带来的不仅是威胁,还会提供前所未有的机遇。