来自小天体的威胁

晴朗的夜晚，我们仰望夜空，就能见到那繁星闪烁，仿佛在对我们诉说着它们身世的秘密。然而在夜空的黑暗处，就在我们居住的太阳系内，有那么一类数量*其众多的天体，它们不像遥远的恒星那样肆意散发着自己的光辉，因此，人们只能借助太阳的光芒才能一睹它们的芳容，它们就是太阳系小天体。

在小天体中，大部分流星体质量太小，会在大气上层燃烧殆尽，一般不具有威胁，但当其到达地面或在地面上层爆炸时可能会造成严重的局部破坏。大部分彗星的轨道偏心率很大，大部分轨道段都距离地球较远，很难观测，只有当其接近地球的时候才能被发现，这在一定程度上增加了其撞击的威胁。对地球撞击威胁*大的还是近地小天体，其轨道和地球轨道相近，终日在地球轨道附近游荡，撞击地球的概率非常大，这也是目前小天体威胁研究的主要目标。

小天体的撞击威胁

在太阳系中，轨道接近地球的小天体统称为近地小天体（NEO），从定义上来说，NEO的轨道半长径要小于1.3天文单位。近地小天体按照小天体的分类方法可分为三类：近地小行星（NEA），近地彗星（NEC），流星体。其中数量*多的就是近地小行星。如图1所示，近地小行星可根据轨道分为四类：阿莫尔型（Amor），近日点在1.02～1.3天文单位；阿波罗型（Apollo），半长轴大于等于1.0天文单位，近日点小于等于1.02天文单位；阿登型（Aten），半长轴小于1.0天文单位，远日点大于等于1.0167天文单位；地内型（inner Earth objects IEO；也称为 apohele 小行星或 atira 小行星），远日点小于等于0.983天文单位。

图1　近地小行星的轨道类型，表格内的数据根据 MPC 2017年3月公布数据计算而得，随着发现数目的增多，会有变化

在近地小天体中，有撞击地球风险的小行星或彗星被称作潜在威胁目标（potentially hazardous object PHO），对其分类的依据标准是：和地球的*小轨道交会距离（minimum orbit intersection distance，MOID）小于0.05天文单位，平均直径大于150米（对应视星等犎＜22，反照率假设为13％）。满足此条件的小天体撞击地球足以引起人类历史上****的区域性灾难或超级海啸。截至2017年3月上旬，根据小天体中心的*新发布数据，目前已经发现了15422颗近地小行星，其中直径超过1千米的有874颗，潜在威胁小行星（PHA）有1765颗，此外还发现了107颗近地彗星。大部分发现的PHA 都属于阿波罗型，只有很小一部分属于阿登型。图2显示了所有PHA 的轨道投影到地球轨道平面的情形，从图中可以看出，当空间尺度被缩小后，地球所处的空间环境还是很凶险的。

图2　NASA绘制的所有已知的潜在威胁小天体的轨道选用的PHA数据的日期是2013年初。图中的圆环从内向外分别是水星，金星，地球，火星和木星的轨道

在类地行星及其卫星上，人们也观测到了大量的撞击坑，这证明了在太阳系内撞击事件是普遍存在的。地球的邻居月球上也分布着大大小小、密密麻麻的撞击坑（图3）。由于月球上不存在明显的风蚀和地质活动，这些撞击坑也为我们留下了很好的样本。

图3　月球地貌，可以看到上面密集的撞击坑

图4　不同大小小行星撞击地球的频率左图为等效直径在100米以下的撞击频率，右图包含了所有直径1千米以下的小天体碰撞频率

如图4所示。可以看到小天体撞击地球的频率和大小之间大致呈现对数关系，并且尺寸越小撞击地球的频率越高，而小尺寸的往往还难以观测，这更进一步增加了其威胁性。从图中可以看出对于通古斯爆炸，是由直径50米左右的小行星撞击造成的，可以看到其发生频率约每500年一次。

以上只是从小行星轨道的角度阐述了其对地球的撞击威胁，除此以外，还要充分了解小行星撞击地球的后果。

小天体的撞击灾害

小天体抵达地球后，造成伤害的主要途径有两种：空中爆炸和地面撞击，这两种途径都是小天体携带的巨大动能在短时间内的急剧释放，威力巨大。空中爆炸是绝大部分流星体抵达地球后的结果，但由于其发生在高层大气，冲击波到达地面已经*其微弱，所以几乎没有造成危害。但有时也会有例外，当空中爆炸的高度很低，比如2013年俄罗斯的车州爆炸，就会对地面产生危害。地面撞击即通常所说的陨石撞击，有时在其到达地面前也会伴随着剧烈的空中爆炸。

本文摘编自徐波，雷汉伦编著《探测小天体》**章，内容有删减。

探测小天体

徐波，雷汉伦 编著

责任编辑：钱　俊　周　涵

北京：科学出版社 2018.01

ISBN 9787030557797

《探测小天体》**介绍了小天体的观测历史，解释了小天体的命名规则，阐述了小天体的分类规则，回答了小天体的起源与演化等问题，并介绍了小天体的物理化学性质和太阳系内知名小天体与矮行星；然后依照任务的完成阶段，系统地介绍了小天体探测任务，并对人类历史上大多数小天体探测任务进行了汇总；*后阐述了小天体对地球的潜在威胁，并给出了多种小天体防御方案。

（本期编辑：安 静）

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