科幻情节能变成现实吗?如何阻止祸从天降的末日到来。
如何防止末日威胁
年9月28号,美国马里兰州的霍普金斯实验室里,科学家们紧张的注视着前方的电视屏幕,只见屏幕上的录像,就像早年帧数不全的动画片一样,中间一个像泥巴团一样的物体就这么一顿一顿的越来越大,而科学家们却兴奋的倒数着,这时整个屏幕显示的都是泥巴团,最后是图像一黑啥都没有了。
科学家们在控制室里兴奋地欢呼雀跃起来,请问这伙人在干嘛呢?这是目前NASA一个非常重要的实验,叫作“达特”项目,这个达特也是飞镖的意思,就是扔飞镖,也是全世界都非常急于看到结果的一项实验,为什么呢?
时间回到3,万年前,一颗直径大约是10公里的小行星直扑地球而来,只见它一头扎进了地球的大气层,然后一路火花带闪电,最后砰的一声撞在了今天的俄罗斯西伯利亚克拉斯诺亚尔斯克边疆区的北部,在冰原上留下了一个直径大约是公里的大坑,就是波皮盖陨石坑,这颗小行星还捎带手消灭了地球上15.6%的物种,这个事件叫做“始新世-渐新世大置换事件”。
这是继大约6,万年前,白垩纪末期的恐龙大灭绝之后,又一次严重的祸从天降,让科学家们心惊的是这种毁灭性的灾难是周期性的,规律性很强,大约每隔2,万年至3,万年就要发生一次,简直就是地球逃脱不了的宿命,至于原因说起来相当复杂。
已故的宇宙物理学家霍金在他的最后一本书《大问题的简要回答》当中,就很郑重的说,目前地球最大的威胁不是别的,就是小行星。不光科学家们这么说,圣经里也预言过这样的灾难,《圣经启示录》当中第六个封印被天使揭开的时候,使徒约翰写道,星星将落在地上,就像无花果被大风从无花果树上吹落一样。
科学家们在掐指一算,从始新世-渐新世大置换事件到现在又过去了3,万年了,而且最近这几十年确实小行星频繁闯入地球大气层频率增加了,难道说还有大个的在后面吗?难道说地球史上曾经发生的祸从天降的事情又将重演吗?
根据NASA的统计,从年到年,就这20年时间里,就有多个小行星进入过地球的大气层,它们的直径从1米到20米的都有,不过,因为这些小行星太小,只能算是小个的陨石,在与地球大气层摩擦的过程中已经燃烧殆尽,化为乌有,就没有机会接触到地表,所以也没有带来大的伤害,但是也有漏网之鱼。
年1月18日凌晨,一颗火流星在加拿大育空地区的首府白马市上空26公里处爆炸,形成一个巨大的火球,整个夜空被它照耀的像白天一样,很多居民惊醒,好在有惊无险没有人受到伤害。科学家们猜测也许已经有一颗直径在米以上的小行星,在宇宙的某个遥远角落冲着地球飞奔而来,直径米也许意味着它没有办法在和地球大气层的摩擦当中被燃烧殆尽,最后撞击到地表。
一想到这种可能性,科学家们就惊出了一身冷汗了,虽然说不一定会有大个的小行星真的砸过来,但是料敌从宽防敌从严,万一有一个过来怎么办?还是得开动脑筋,想办法主动出击,化险为夷,得把主动权掌握在自己手上,得有防止这种末日到来的技术手段。
NASA的科学家们早就开始郑重的考虑这个问题,怎么样化解天外飞来的威胁呢?化解的方法在历史上当然还没有先例,不过影视剧业者们却早就脑洞大开了,比如年的这部《彗星撞地球》,就整出了核弹炸彗星拯救地球这种脑洞,编剧的思路其实也是科学家的思路,科学家们第一个想出的方案和电影里是一模一样的,就是炸。
但是用什么当量的核弹去炸却让科学家们犯了难,如果用我们人类目前开发出来的,比如万吨TNT当量的核弹去炸,时机上的拿捏就非常关键。
举例说,假设一颗直径米的小行星,以每秒钟18公里的速度飞向地球,当它飞到离地球还有30天距离的时候,也就是大约4,万公里的时候,在这个时间点之前就得发射核弹去炸它了,可是炸了以后又会出现几种不同的情况,根据小行星材质的不同,爆炸的效果也不同,所以接下来咱们还得介绍一下小行星的类型。
讲这种科学的话题就是比较麻烦,涉及到的名词比较多,得一个个解释,也请朋友们保持耐心。
小行星的类型
现在观测到的小行星分为C型、S型和M型,C型是最常见的,也是质地最松散的,它主要由黏土和硅酸盐岩石构成,称之为软玉型小行星。而这个S型就比较难搞了,它更坚硬,是由硅酸盐和镍铁构成的,被称之为石型小行星,最难搞的是M型小行星,它是最坚硬的,是全金属构造,主要成分是镍和铁,也被称为金属星小行星,也就是神雕侠侣里面最拉风的玄铁重剑的材料来源。
如果小行星是C型的,是由什么黏土和冰组成的,当然核弹一炸它就灰飞烟灭,这当然皆大欢喜了,但是谁也不敢保证碰到的是这种情况。如果遇到S型那就比较麻烦了,因为核弹没有办法把它全部炸成小碎块,大的碎块,因为爆炸的推动力有可能会加速向地球呼啸而来,冲进大大气层。
如果再背运一些就是遇到M型金属型的小行星,核弹非但没有办法炸碎它,更加有可能加速小行星闯入地球的步伐,把地球砸出个大窟窿,很可能制造又一次生物大灭绝,所以最保险的做法就是把拦截的时间点提前,就算核弹炸不碎小行星,也能够让它偏离现在的轨道,这样它就不会击中地球了。这样一来炸的方案就变成了推,对付距离近的小行星叫炸,对付距离远的炸不成就成了推。
科学家们提笔一算,倒抽了一口冷气,如果这个小行星直径有1.4公里,那么至少需要提前18个月,也就是提前一年半发射6枚万吨当量级的核弹,这样才能保证核弹在太空中能够及时的拦截住这个小行星。如果小行星的直径在两公里以上,那么就需要至少提前5年甚至更长时间来发射核弹,至于说要发射几枚核弹才够用,科学家们就不想提笔再算了,因为第一步你得保证击中小行星,距离越远当然击中它的难度就越大,你先把这一步解决了,才有后面的话说。
眼看着这条路走不通,于是氢弹之父泰勒提出要开发当量在10亿吨TNT的氢弹,这个当量可以保证在一瞬间就把直径一公里的小行星变成蒸汽,这样的话就不用再考虑什么距离的问题了,哪怕在家门口都可以立马拦截小行星,听到这个方案吃瓜群众们拍手欢呼,这样就不管什么型的小行星都可以在瞬间解决掉,警报就可以解除了,但是科学家们不说话了,因为现在地球上开发出的最大当量的核弹是5,万吨TNT,就是前苏联造出的沙皇氢弹,你说10亿吨比5,万吨又多了20倍,能不能开发出来咱先不忙说,就说这当量的氢弹在地球家门口爆炸,把小行星是化没了,但是对地球能够造成什么样的污染和伤害呢?大家心里全都没底,所以巨型核弹的方案出局。
于是有人提出了第二种方案牵引,他的意思也很好理解,就是当小心行星经过的时候施加一个强大的外力把小行星给吸过去,就像用磁铁吸引铁钉一样。不过用什么东西做磁铁那就有讲究了。有人提出构想,设计一种无人航天器发射到小行星上空,然后啪啪打出几个铁钩子,拽住小行星,火箭推进器在全力开动,用蛮力把这个小行星拽离现在的轨道,让它远离地球。
至于这个航天器得有多大?只能用一个词来形容,就是巨大无比。听起来这很像是业余选手的发言是吧?还真的不是,提出计划的都是NASA的资深科学家。NASA在年严肃论证了牵引器方案的可行性,因为小行星被地球的引力捕获之后,它冲向地球的最后旅程是一个加速的过程,而牵引器实在没有办法安装在快速冲刺的小行星上面,这个方案的成功率实在是太低了,于是它也出局。
于是有人提出了第三种方案撞,这个思路也很直白,就像棒球选手一样给飞速而来的小行星当头一棒,把它打到远离地球的轨道上去。当然地球是没办法变身成棒球运动员的,不过我们可以发射一种质量大速度快的物体,迎面撞上小行星,一下就把它撞飞,撞离现在的轨道。
年NASA在确定了状的方案之后,说干就干,就开始寻找第一个试验目标,很快就瞄准了太阳系里的一个双星体系叫迪迪莫斯,这颗小行星个头不大,直径大约是米,小小的它还有一颗更小的卫星,就是NASA的实验目标迪莫弗斯,这个迪莫弗斯小行星直径只有米,只有它主星的大约1/5,大小就和埃及胡夫金字塔差不多。
NASA选择双星的小行星系统原因也很简单,因为双星绕着太阳转,轨道远离地球,即便是近地点离地球也有1,万公里,大约是地球到月球距离的29倍,这样万一实验有什么差池,也不至于伤到地球的一根毫毛,但是接下来问题又来了,为什么要选择小行星迪莫弗斯作为实验对象,而不是挑他的主星迪迪莫斯呢?这就又有讲究了。
实验这个东西它要更容易转化为现实的方案,选择对象就特别重要。质量一大一小的两颗陨石,在都能保证准确命中的前提下,当然是选择质量大的那一个作为撞击对象是更加合适的,因为质量大的你都能撞飞,那质量小的就更加不在话下了。
没有挑主星迪迪莫斯的原因在于它的轨道实在是忒长了一点,绕着太阳转一圈要天,撞击以后起码得连续观察两年多才能知道撞击有没有效果,它的轨道有没有改变,而它的卫星迪莫弗斯轨道就短多了,它绕主星转一圈只要11小时55分钟,所以只要持续观察它一段时间就知道撞击的效果如何了,于是NASA开始行动了。
年11月,SpaceX的猎鹰9号运载火箭,带着高尔夫球车大小的达特飞行器从火箭发射基地冉冉升空,在太空中飞了10个月之后,以每小时2.25万公里的速度一举击中了小行星迪莫弗斯。就是开头咱们文章的那一幕,科学家们欢呼雀跃在茫茫宇宙当中能够击中这么小的目标,确实这个成果也给了科学家们更多信心。
看到这儿您可能已经松了一口气,终于有办法解决小行星祸从天降这个让人得焦虑症的问题了,但是且慢!如果您现在就觉得安全了,只能说明还是太年轻了,前方的道路还有很长。
首先科学家们对于小行星迪莫弗斯是什么物质构成的?目前还是两眼一抹黑呢?迪迪莫弗斯到底是C型、S型还是M型的小行星?没人知道,在望远镜里它只是一个比芝麻还小的亮点。从达特飞行器传回来的图像看到了泥土和碎石,但这有可能只是附着在星体表面的太空尘埃,里面的内核是哪种类型的并不清楚。
所以科学家们现在只能开启猜猜的游戏环节,他们判断撞击是否有效,主要依据两个指标,第一就是如果在几个星期内观察到小行星迪莫弗斯,它围绕着它的主星的运转轨道周期缩短了73秒以上,就说明撞击策略很可能是有效的,因为把它向轨道内侧撞歪了,然后再根据它轨道缩短的时间和角度半算半猜的,就能够知道迪莫弗斯它的质量和物质结构了。如果它的轨道运行周期没有发生变化,那就得依据第二项指标了,科学家们就只能从迪莫弗斯的喷发物里去寻找蛛丝马迹。
因为欧洲的天文学家说了,当达特飞行器撞上迪莫弗斯之后,它应该喷发出碎片,碎片越多反射太阳光的物质也就越多,所以按照这个思路它就会变亮,然后从亮度变化入手,算半猜的也能够得出这个小行星迪莫弗斯的质量和物质结构。
只有这些数据都有谱了,科学家们才能够比较准确的估计需要发射多大的航天器,以及用什么样的速度去撞击小行星,去完成这个飞镖的任务。所以现在韦伯、哈勃太空望远镜、还有欧洲天文台、秘鲁天文台,全世界上百个巨型天文望远镜都对准了芝麻粒儿大小的亮点,期待能够看到后果。
在连续观察了几天后,10月11号NASA兴奋的宣布撞击成功,因为迪莫弗斯的轨道真的缩短了大约32分钟,不过科学家们还是很焦虑,因为必须要有足够长的预警时间,这项技术才真正有效。这次撞击是一次模拟演习,当然能够达到这种成就已经非常了不起了,已经走出了非常可喜的一步。接下来能不能使人类避开小行星之祸,科学家们还得继续努力。