通过邓肯·斯蒂尔·09/05/2019·


化身

现在科学上可以提前数年预测小行星的潜在影响。但知道这样一个灾难性事件即将发生,因为天空的时钟,呈现出自己的问题。我们能转移一下吗?如果是这样,怎样?同样地,如果影响不可避免,我们能不能把未来发生的事情提前模拟出来?那么,为这场对全球事务的无礼入侵制定更好的计划?

在我的前一篇博客文章我描述了行星防御会议(pdc)我参加了马里兰大学的一次两年一次的会议,讨论小行星和彗星对人类造成的危害,我们知道,它会不时地以灾难性的后果袭击地球。问问恐龙。

比10公里长的利维坦还小的物体,它能杀死“可怕的蜥蜴”,预示着哺乳动物的崛起(最终我们)更频繁地撞击我们的星球。作为PDC的一部分,在周一至周五的一天一天的练习中,引入了一个虚构的场景,然后根据我们在调查威胁对象方面可以做的事情进行更新。包括以任何可行的方式处理。与会者不仅包括像我这样的天文学家和空间科学家,但也有一些专家会参与其中,如空间律师(是的,它们存在)联合国等国际机构的代表(特别是外层空间事务厅的工作人员,总部设在维也纳,以及来自美国等机构的灾难响应者和规划者。联邦应急管理局(FEMA)。总共有300个,南半球只有两个国家(乌拉圭和新西兰)的代表。

这个练习占我们一周时间的三分之一左右(上周五完成的PDC)。由于大部分参与了关于科学具体方面的会谈和论文(包括许多海报)的介绍,亚博贴吧与近地天体撞击危险有关的技术和其他事项,它对人类的未来意味着什么。正如T恤上说的,“小行星是大自然的提问方式……太空计划进展如何?“迟早我们需要调解,如果我们不走恐龙的道路,或者其他许多物种由于过去的小行星和彗星的撞击而濒临灭绝。

今年的练习-重复,运动-涉及到2019年早期发现的一个相对较小的小行星,在另三条围绕太阳的轨道上以超高速运行进入我们的星球的过程中,2027。美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的保罗·乔达斯巧妙地选择了它的轨道参数,给我们带来了许多值得深思的问题。其中最重要的一点是,当时的情况(一颗小小行星主要远离地球,即使在撞击发生前的几段时间内用非常大的望远镜也能观测到),使得在这篇文章的最后一段时间之前,很难说出任何确切的信息。


在下面的文本(和图形)中,我将向您介绍这个练习的一些故事;如果你想看/读更多,这里是2019年行星防御会议演习的JPL网页.你也可以细读一下国际小行星预警网(IAWN)网站;这个美国宇航局行星防御网站;另请参见欧洲经委会网站.

再说一遍,这颗小行星是虚拟的,而这一切仅仅是一种锻炼;但这种情况与现实相符能够发生,所涉及的科学技术亚博贴吧都是“正确的”。

我们从PDC第一天(2019年4月29日)开始,向公众宣布,3月26日在夏威夷的一个小组发现的一颗小行星,据估计,八年后撞击地球的几率为100%。2027年4月29日。我们对它的尺寸的最佳估计,根据其亮度和假定的反照率(反射率)范围,是100到300米。这足以造成区域到大陆范围的破坏:撞击地球释放的能量将达到100到2000百万吨。广岛原子弹释放了约13千吨;有史以来最大的氢弹的产量约为6000万吨)。

有了相当精确的轨道,天文学家们意识到,在接下来的八年里,这颗小行星只能在少数几个时间间隔内被观测到,要做到这一点还需要非常大的距骨:8米或更大的孔径。这些庞然大物位于智利,夏威夷,加那利群岛。哈勃太空望远镜也可以使用;但它将在轨道上停留多年。希望新的詹姆斯·韦伯太空望远镜能在几年内发射,因此可以在某个阶段投入使用来跟踪小行星,它非常微弱,离地很远。

大多数情况下,当一颗小行星被发现并发现在未来几十年内与我们的星球发生碰撞的可能性有限时,观察员获得的额外位置信息使我们可以肯定地说错过.也就是说,初始值为百分之一(如这里所示),即已知接近地球的碰撞概率,意味着百分之九十九的碰撞概率将被忽略。数周来的数据积累,数月或数年使我们能够将其排除在短期风险之外。在我之前的文章中,我写过小行星(99942)阿波菲斯,它将在2029年非常接近地球,但我们知道它会想念我们。

就这个虚构的小行星而言,然而,随着更多的观测得到,推导出的碰撞概率上升。到2019年7月29日,这些观测结果将正式碰撞概率估计值提高到十分之一:10%的概率会撞击我们的家,造成破坏。

关于概率如何推导的注释。尽管一颗小行星在时间上传播的位置测量值可能有成百上千次,在它的轨道参数中仍然有一组有限的不确定性,这就导致了一个“误差椭圆”,它可以在小行星由我们来的时候围绕地球的位置画出来。我们可以非常准确地说,这种方法何时会发生,这似乎是自相矛盾的,然而,我们无法确定它是否会击中或错过。但事实就是这样。

在下图中,最大椭圆是初始椭圆,关键是,地球的碰撞截面(其几何截面因重力聚焦而增强,从而能够“吸入”一颗原本会错过的经过的小行星)大约是初始面积的百分之一,大椭圆。随着更多的跟踪数据,椭圆的尺寸减小了(稍后,更准确的预测),现在代表地球的绿点大概占椭圆缩小面积的百分之十。有了更多的数据,椭圆会进一步坍塌(“更准确的预测”),地球的绿色圆不再在其中:我们现在知道小行星会错过地球,就像阿波菲斯十年后会那样。

2019年7月底,然后,发现后仅仅四个月,我们知道,2027年宇宙大烟火的几率十分之一令人担忧。从焦虑的角度来看,天文学家们也知道,在2020年晚些时候之前,更多的数据收集将无法实现明确的“是”或“否”(命中或未命中)。如果一些雷达数据是可能的,那将是非常有帮助的(该领域的一个经验法则是,一次雷达探测可以价值数年的光学望远镜跟踪,在改进小行星轨道测定方面,但目前唯一的功能行星雷达位于北半球,在波多黎各的阿雷西博和加利福尼亚的戈德斯通,也不能进入有问题的小行星。

我们所知道的小行星路径将接近地球并可能撞击我们的情况的现实是,我们的不确定性会减少,直到我们知道有一条狭窄的线,当小行星到达地球轨道时,它将包含小行星……问题是,到目前为止,我们还不知道小行星在该线的哪个位置。我会的。在PDC练习中,图中的红线表示最接近地球的部分。当我们对小行星的轨道有了更深入的了解时,这条线中剩下的可行部分就不在行星上了(即它会错过)否则,这条线就会缩短,最终完全在地球上(即它会成功的)。
一个侧面图说明了同样的事情,就在2027年4月29日,假想中的小行星要么撞击地球,否则就安全通过。红线是由离散点组成的,因为它是使用蒙特卡罗模拟绘制的,并且包含了不确定性的统计性质。

“风险走廊”——可能发生影响的路线——最初从夏威夷附近延伸,在邻近的美国还有大西洋,然后是西非的各个国家。

虽然风险通道狭窄,将要发生的爆炸会使损伤横向扩展,使大量的人处于严重的危险之中。

对于截至2019年7月29日已确定的风险走廊(当时影响概率仍为10%),可以估计有多少人会在走廊沿线的任何特定点受到影响。
美国是迄今为止对小行星或彗星很快发生撞击的可能性准备最充分的国家。

旁白。我事先不知道为假想的小行星撞击选择的日期是2027年4月29日,但我确实知道4月29日PDC的第一天恰逢斯堪的纳维亚的一个特殊时刻。我曾经在欧洲航天局工作过,当时住在瑞典。在那个国家每天都有一个与之相关联的名字,这样,有这个称谓的人就可以庆祝被认为是第二个生日。4月29日是泰科节。现在,在月球上最突出(也是最年轻)的撞击坑之一被称为第谷,对于第谷·布拉赫,丹麦天文学家,16世纪末对恒星和行星的位置进行了大量精确测量。第谷搬到布拉格后,约翰内斯开普勒用他的观测数据目录来推导他同名的行星运动定律。

第谷的天文台位于维恩岛上。丹麦和瑞典之间的海峡。现代瑞典最南端的省(sk_ne或scania)当时,四个世纪前,丹麦的一部分。总之,在斯堪的纳维亚,还有一件事是如何看待特定的日期…第谷布拉赫日(每年大约有30多个,而且,对,4月29日是其中之一)被认为是不吉利的。

所以,从4月29日开始的pdc,为一个虚构的小行星撞击选择了一个日期,8年后的那一天,似乎是幸运的。或不是,根据你对迷信的态度,以及灾难性的小行星到达。


这需要时间-年,一般来说——设计,建造并准备发射卫星,特别是深空任务。有10%的几率会发生小行星撞击,你是否建造并发射(以快速方式)侦察太空探测器,以便被派去访问威胁的物体并收集信息?我们需要了解我们的敌人,很快。这些问题在PDC的第2天和第3天进行了讨论和决定。根据总统令,美国美国国家航空航天局(NASA)得到20亿美元用于紧急航天器计划,5亿美元用于地面跟踪和其他观测。已经在地球轨道上的各种卫星被用来研究小行星;例如,热红外数据可以缩小我们对其大小的估计。

随着2020年底的临近,人们希望通过更多的位置测量和更长的时间基础,我们在小行星轨道上不断缩小的不确定性将导致它被证明会在2027年失踪。相反的情况发生了。现在(在2020年底)确定小行星将撞击地球,2027年4月29日在丹佛附近的一个地点。(现在这变得越来越私人化了:我在科罗拉多住了几年,在美国国家航空航天局工作金星先锋方案)

迈向2021年12月30日,第一次侦察太空船任务是飞越小行星。图片显示这颗小行星长260米,宽140米,显然是一个接触双星(我们已经知道有几个这样的小行星,两个球)。其颜色表明其为S型(石质;但比这复杂一点)。目前的冲击能量估计在1.5至6亿吨之间,不确定,因为我们不知道它的质量。这颗小行星可能是一块坚硬的岩石,在这种情况下,它的密度可能是每立方厘米3克左右,或者可能是一个“碎石桩”:一个由自流引力聚集在一起的巨石群,里面有很多空隙。无论是哪种情况,当它以大约69000公里/小时的速度冲入我们的大气层时,都会对将要发生的事情产生巨大的影响。

随着对小行星的更多观察的积累,到2021年底,已知影响将在丹佛附近。科罗拉多。
鉴于对撞击地点的明确了解,绘制受影响最严重的区域是可行的。以上仅涉及地面撞击损伤;预计爆炸产生的辐射强度将在落基山脉更大的区域引发森林野火,例如。

PDC只有五天时间,所以我们需要加快步伐。各种国际协定禁止在空间部署核武器。很可能大多数了解小行星问题的人更愿意,在类似于这个练习的真实情况下,这种对峙的核爆炸将被用来转移或破坏一个有威胁的小行星,但在这种情况下,我们排除了这种策略。这意味着我们唯一能利用的手段就是一个动能撞击器:尽可能快地将一颗高质量卫星撞向小行星,试着让它偏离轨道。

倾向于直接的偏转:小行星保持完整,但被足够的偏转以实现对我们星球的错过。大家都知道,虽然,弱小的小行星可能会被破坏。如果它真的是一个碎石堆,那么将它粉碎成无数块将是一个有用的结果,在这一点上,尽管大部分或全部仍将撞击地球,但它们将被分散开来,较小的岩石在大气中爆炸得更高。事实上,一颗200米长的固体石质小行星以所讨论的速度进入地球的物理模型表明,该小行星将在丹佛上空1500米(5000英尺)的空中爆炸中释放其大部分能量。这不是好事。这样的空中爆炸会造成比射弹完整地到达地面然后爆炸更广泛的伤害,挖掘一个直径约3公里的火山口。

如果(或,至少,在这个虚构的练习中)小行星在2024年8月底被三个拦截航天器击中,九月的第一天。美国国家航空航天局发射了六艘这样的航天器,欧洲航天局,以及其他参与全球努力将小行星推离轨道的国家,但他们中有一半未能成功。

2024年9月3日,有消息称撞击小行星的三个拦截器成功地偏转了主质量,但分离出仍在与地球碰撞过程中的较小波瓣。尚未定义影响位置。这块碎片估计有50-80米大小。上一次这种大小的物体撞击地球是在1908年,当通古斯卡事件发生在西伯利亚时,在针叶林的数千平方公里处铺设垃圾。直到1927年才有科学考察队到达该地区。那么多还不知道(或不知道),但通古斯卡爆炸的能量范围估计在3至15百万吨之间。显然它不是一个50米大小的小行星,或者可能是彗星上稍大一点的碎片。

2024年8月底,三个动力撞击器“攻击”小行星。它们成功地使小行星的主要部分偏转,使其在2027年4月失去地球,但一个50-80米的碎片被击落,并继续在2027年4月29日拦截我们的星球的路径上。
随着动能拦截器在2024年撞击小行星,一个碎片被崩解掉,它被发现会沿着上面所示的红色风险走廊的某处撞击。

受小行星碎片直接影响的人数取决于它到达的确切位置,直到2027年4月29日的影响发生前几个月,这一点还不得而知。


回到行星防御会议演习场景。现在离小行星到达还有十天,2027年4月19日。两个月来,人们都知道纽约市周围的地区会受到打击,但只有在过去几天的雷达数据可用的情况下,震中才被确定为中央公园。冲击能量将达到500万至2000万吨,由于我们无法确定其质量,因此仍不确定。

在这次小行星撞击运动的最后一幕中,50-80米的碎片击落了整个小行星,预计将在曼哈顿中央公园上空爆炸。造成上述模拟爆炸区域;总的来说,破坏会更为广泛,然而。

被毁的地区将是2001年9月11日袭击的一千多倍。“被抹去”的意思是我们没有留下什么。如果在小行星爆炸造成的超压将杀死所有人的中心区域内,任何人都不可能幸存下来,除非有人选择留在加压的地下掩体。

正是在那个阶段,太空科学家和像我这样的物理学家们才把灾难计划人员移交给了他们。如何疏散1000多万人,他们中的许多人在医院和疗养院,把它们转移到哪里,这不是我想考虑的太多。事实上,这不是一个疏散,像这样的,但一去除他们再也不会回去了。这个,然而,在美国被认真考虑和计划的事情,对我来说,听取联邦应急管理局和各国际机构的工作人员在这方面的想法是很有启发性的。


Joel Marks纽黑文大学名誉教授,十年前写过一篇关于新防御系统的文章第一,无害“一个短语通常被引用为希波克拉底医学界誓言的一部分.所以,在这个小行星撞击场景中,人们如何判断所考虑的干预措施?丹佛和周围的人都从灾难中拯救了出来,但结果纽约市受到的打击较小(但仍然是灾难性的)。这就是我们进行这些练习的原因之一:为了发现问题,咀嚼它们。如果最初使用动能撞击航天器的转移使小行星完好无损,但它从科罗拉多州转移到了足够远的地方,以至于影响到尼日利亚或喀麦隆人口稠密的地区?

小行星撞击运动的更完整评估可在这是NASA的网页;在大众媒体上有很多关于结果的报道,我会让你自己去追查。

PDC上周五结束了,最后一个公告之一是选择维也纳主办2021年的下一次此类会议。还有很多事情要谈,计划,因为各种各样的东西——不是所有的都是有益的——都可以从空间中出来。


后稿:在PDC结束后,我有一个周末的空闲时间去旅游。我选择向东开车,经过安纳波利斯,进入马里兰州东岸:切萨皮克湾东岸。我住在历史名城伊斯顿,在不到30分钟的时间里从牛津开车到剑桥;继续向南,我呼啸着穿过维也纳,Salisbury安妮公主和波科莫克在进入弗吉尼亚州之前抵达chincotague吃冰淇淋,还可以参观位于大西洋海岸的美国宇航局沃洛普斯岛发射基地。

第二天我去了圣米歇尔,还有蒂尔曼岛,在切萨皮克湾岸边。为什么我又提到切萨皮克湾?好,是个撞击坑,你看,形成于大约3500万年前一颗巨大的小行星或彗星撞击这个区域。这个巨大的事件(连同西伯利亚更大的波皮盖火山口)与始新世末期有关,以及始新世-渐新世灭绝事件.不仅仅是恐龙的统治被宇宙撞击所终结。我们会吗?


2对“设想2027年小行星撞击:你将如何应对?”“

  • 我会尽可能到达高地。科里科里半岛北部有死森林,所有的树木都排成一行。被巨浪击倒。太空岩石的波浪在100米的范围内变得很大,不是10个像地震的。

  • 谢谢德里克。好点。对于一个由“小”小行星引起的爆炸预计海啸会很小。另一方面,更大的小行星/彗星(到达地面/海洋的部分基本上完好无损)预计会引起巨大的海啸——正如你所指出的。有人认为,通过小行星引发的海啸,各种巨大的巨石从新南威尔士海岸的海岬上升起,到达了它们现在所在的位置。

    几年前(差不多二十年前),我被要求为伦敦出版的一本名叫《冒险运动》的杂志写一篇文章。肾上腺素,这篇文章是关于小行星撞击引发的海啸,以及你是否可以冲浪。那篇文章可以看到在这里.