要多少能量才能將一顆企圖撞擊地球的小行星摧毀?

時間:2019-03-08
博科園:本文為天體物理學類

如果一顆小行星企圖撞擊地球,我們該如何應對?摧毀它嗎?電腦模擬結果顯示,大型來襲小行星要比此前認為的更為強悍,摧毀難度超出科學家預計。此前的預計並未考慮小行星內部深處的裂縫。雖然小行星在遭到轟擊時會發生碎裂,但大體上仍保持完整。隨後,巨大的引力會將散佈在周圍的碎片重新聚合在一起。

藝術概念圖,小行星撞擊將給地球上的生命帶來滅頂之災

小行星撞地球是好萊塢科幻影片的一個常用橋段。根據科學家進行的一項新研究,摧毀“末日小行星”的難度可能遠超科幻影片的設定。研究過程中,科學家對摧毀一顆威脅地球生命的小行星的難度進行了分析,結果發現來襲小行星要比此前認為的更為強悍、更為堅韌。

科學家指出這一研究發現有助於研製小行星軌道偏移武器,同時也有助於研發高效的小行星採礦技術。研究領導人、約翰斯·霍普金斯大學的博士生查爾斯·埃爾·米爾表示:“我們一度認為小行星的個頭越大就越容易碎裂,因為更大的小行星更有可能存在弱點。我們的研究表明小行星要比我們此前認為的更為強悍,需要更多能量才能將其徹底摧毀。”

研究人員發現猛烈撞擊產生的影響可分為兩個不同階段。圖像展示了引力如何導致小行星碎片在撞擊後數小時重新聚集

對於一塊小尺度岩石的強度和物理特性,科學家知之甚深。但如果將岩石的尺度放大成足以摧毀人類文明的小行星,科學家便很難做出準確估計。這項新研究對一個特殊想定進行了分析。研究論文於近期刊登在《伊卡洛斯》雜誌上。

根據研究人員的設想,一顆直徑近1公里的小行星與另一塊寬25公里的太空岩石發生正面對撞,撞擊時小行星的移動速度為每秒5公里。此前進行的研究發現這種撞擊將徹底摧毀小行星。為了驗證這種可能性,埃爾·米爾和他的研究小組增加了其它信息。他們發現此前的研究忽視了小行星內部裂縫的速度極限。

小行星撞地球是好萊塢科幻片的慣用橋段,例如布魯斯·威利斯領銜的1998年科幻大片《絕世天劫》。科學家表示摧毀來襲小行星的難度超出此前預計

埃爾·米爾表示:“我們希望解答這樣一個疑問——需要多少能量才能將一顆小行星撕成碎片?”研究發現猛烈撞擊產生的影響可分為兩個不同階段。在第一階段,撞擊產生數以百萬計的碎片,小行星出現大量裂縫,核心也會遭到重創。

不過,小行星並不會完全碎片化,基本上仍保持完整。此時的小行星會利用自身引力拖拽散佈在四周的碎片,將它們重新聚合在一起。研究人員指出揭示受損核心如何在第二階段被碎片覆蓋,有助於未來的太空採礦者更準確鎖定目標小行星的特定區域。

藝術概念圖,流浪行星與地球相撞

埃爾·米爾指出:“聽起來帶有科幻色彩,但很多研究都將目光投向潛在的小行星撞擊。如果一顆小行星逼近地球,哪種應對策略更理想?是將其炸成碎片還是用力推它一把,改變它的軌道?如果是後者,我們需要施加多大力量才能偏移它的軌道,同時又不讓它發生碎裂?這些問題都在我們的考慮之列。”

霍普金斯極端材料研究所主任K.T.拉莫什指出:“地球經常遭受小個頭小行星撞擊,例如幾年前墜落車里雅賓斯克的小行星。這些問題的研究從學術範疇變成我們應對重大威脅的決定因素,只是一個時間問題。我們需要找到更理想的應對策略,當這種威脅成為現實時,類似這樣的研究將對我們的決策產生重大影響。”

美國宇航局2014年公佈的圖像,展示1400顆近地小行星的軌道太空岩石的不同類型

小行星是撞擊或者早期太陽系的大塊殘餘。絕大多數小行星潛伏在火星與木星間的主小行星帶。彗星是一種被冰、甲烷和其它化合物覆蓋的岩石,繞日軌道比其它天體遠。科學家將流星稱之為碎片在大氣層中燃燒時產生的閃光。這種碎片被稱之為“流星體”。絕大多數流星體個頭很小,會在大氣層中蒸發殆盡。最終墜落地面的流星被稱之為“隕石”。流星、流星體和隕石通常來自於小行星和彗星。如果地球穿過彗尾,大量碎片在大氣層中燃燒,形成流星雨。

多家創業公司研究近地小行星採礦的可行性,包括加州的深空工業公司科學家為何想在小行星上採礦?

現在,多家創業公司研究近地小行星採礦的可行性,希望開採小行星上的寶貴資源,造福人類社會。小行星主要由碳、硅或者金屬構成,但礦業公司最感興趣的還是金屬質小行星。這種小行星蘊藏著數量驚人的貴金屬,包括價格昂貴的鉑在內,總價值絕對是一個天文數字。此外,金屬質小行星還蘊藏著大量鎳、鐵和黃金。

據美國宇航局估計,小行星帶礦業資源的總價值可達到522乘百萬的三次方英鎊。如果平均分配,地球上的每一個人可分得750億英鎊。但有專家警告稱開採小行星礦業資源可能摧毀大宗商品價格,導致全球經濟崩潰。

博科園-科學科普|文: 喬·皮克斯通轉自: 漫步宇宙/qqtaikong博科園-傳遞宇宙科學之美

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