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      《獨行月球》中沒說的都在這里了

      發布時間:2022-08-16 19:04:46

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        什么樣的小行星能毀滅地球、現實中是否能實施月盾計劃……

        《獨行月球》中沒說的都在這里了

        月球的確有一定概率能幫助地球“擋災”,但如果是大量、高速的天體,除非直接撞到月球上,否則靠月球引力捕獲的數量十分有限。

        陳征

        北京交通大學副教授

        影片《獨行月球》上映半個多月,討論熱度不減反增。在電影中,“月盾計劃”失敗,小行星π即將毀滅地球,被遺忘在月球的主人公獨孤月,改變了重返地球的計劃,獨自扛著“宇宙之錘”炸毀小行星……

        該片把喜劇放置于浩瀚宇宙的舞臺,邀請了多位航天領域的專家擔任科學顧問,喜劇之上,“科”味十足。

        那么,在現實生活中,什么樣的小行星才能毀滅地球?“月盾計劃”是否可行?隕星碎片被地球引力捕獲后,為何形成了星環?

        10千米級天體撞地可致“絕世天劫”

        多大的小行星才能毀滅地球?

        北京交通大學副教授陳征對科技日報記者表示,回答這個問題的關鍵在于如何定義“毀滅地球”。

        “如果僅是毀滅地球表面的生態圈,或者僅是讓人類無法生存的話,很小的小行星就能做到!标愓鞅硎,按照目前科學家的估算,約6600萬年前撞擊地球導致恐龍滅絕的小行星,直徑不過10千米左右。事實上,那次撞擊形成了直徑約180千米的隕石坑,撞擊引起的熱輻射和濺射物引發了全球森林大火,改變了地球的氣候環境,才最終導致了全球70%的物種滅絕。

        小行星撞擊地球是隨機事件,科學家只能大致估計小行星撞擊地球事件的發生頻率。從統計意義的角度,平均每年大概有一顆直徑為5米級的小天體進入地球大氣層,每10年有一顆直徑10米級的小天體進入地球大氣層,每100年有一顆直徑20米級的小天體進入地球大氣層,每1000年有一顆直徑50米級的小天體進入地球大氣層,每幾十萬年有一顆直徑1千米級的小天體進入地球大氣層。

        “幾米到數百米級的小天體不會改變地球氣候,直徑1千米的小天體撞擊還不會導致大滅絕事件,但直徑超過10千米的天體,帶來的損失則是人類社會無法承受的,而這在地球歷史上曾經出現過不止一次!敝袊茖W院大氣物理研究所副研究員魏科表示。

        值得慶幸的是,在未來幾百年內,地球沒有面臨“絕世天劫”的風險。小行星防御專家、中國科學院國家空間科學中心研究員李明濤告訴記者,直徑10千米級的小行星撞擊地球,一般“億”年一遇,像恐龍在滅絕之前,就“統治”了地球約1.6億年,“絕大部分這種級別的小行星,人類已經掌握了其準確的運行軌道!崩蠲鳚f。

        可如果“毀滅地球”,指的是把整個地球轟碎,那需要的小行星體量就大得多了。陳征表示,目前許多科學家傾向于認為月球是地球早期被一顆火星大小的行星“忒伊亞”以一定角度撞擊后拋飛的物質形成的;鹦堑闹睆郊s為地球的一半!盎鹦亲驳厍颉倍贾荒馨训厍颉白矀,想要徹底毀滅地球,恐怕至少要大于火星甚至跟地球體量相仿的天體才行。

        “從這個層面上說,地球是不需要保衛的。人類防御小行星是為了保衛地球上的生命,保衛人類自身!崩蠲鳚f,46億年前地球已經形成,歷經無數次撞擊依然穩定地運行在太陽系中,未來幾十億年還將一直存在下去。

        靠月球擋碎片必然“擋一漏萬”

        《獨行月球》在一開始就拋出了“人類如何應對近地小行星的威脅”這個難題。影片給出的答案是,全球科學家將實施“月盾計劃”。

        所謂月盾計劃,指的是當小行星向地球飛來,人類在月球上部署“月球之錘”重型核彈,摧毀小行星,然后利用月球進行掩護,為地球阻擋小行星爆炸后產生的碎片。然而月盾計劃并不成功,雖然人類把小行星π炸得粉碎,但還是有較大的碎片撞擊了地球。

        “以月球為盾并不靠譜,別被月球表面的千瘡百孔欺騙了,那不是為地球‘擋槍’的后果!崩蠲鳚f,當我們望向月亮時,其實可以看得出來月球很小,具體來說,全天空超過4萬平方度,月球大概僅為0.3平方度,“靠月球擋碎片,必然擋一漏萬!

        “最多也就類似一個成年人拿個羽毛球拍擋在胸口!蔽嚎平榻B,月球與地球的體積比約為1比64,在所有天然衛星中是比例最高的,所以月球吸引(分流)小天體的數量要比其他行星系統中的衛星多。但是依據地月位置和體積之比,月球遠不能擔負起保護地球的核心作用。

        陳征也表示,月球的確有一定概率能幫助地球“擋災”,但如果是大量、高速的天體,除非直接撞到月球上,否則靠月球引力捕獲的數量十分有限。

        在李明濤看來,指望任何天體幫助地球捕獲太空中的撞擊碎片都不現實。在太陽系中,月球的引力很小,撞擊碎片速度極快,雙方大概率會“擦肩而過”。比如,為了被月球捕獲,人類月球探測器在靠近月球時會主動“踩剎車”,否則就會逃逸到外太空。

        所以,月盾計劃并不現實,避免小行星撞擊威脅唯一的辦法就是靠人類自己。

        防御小行星撞擊的第一步是撞擊預警。李明濤說,當務之急是完善小行星監測預警系統,扎緊地球防御的“籬笆”,這要求我們建造更強大的地面望遠鏡,并向太空中發射空間望遠鏡。

        如果真有小行星撞向地球,科學家也發展出了防御小行星撞擊的“九種武器”,包括動能撞擊、核爆、引力拖車、離子束偏移、激光燒蝕、質量驅動等。

        “目前最成熟的手段是動能撞擊!崩蠲鳚榻B,2021年11月,美國發射“雙小行星重定向測試”(DART)航天器,并計劃于今年9月26日前后完成動能撞擊小行星的試驗,這將是人類首次在太空中開展的行星防御試驗。

        中國也將組建近地小行星防御系統。不久前,國家航天局副局長吳艷華透露,爭取在2025年或2026年實施一次小行星撞擊防御試驗,為人類應對小行星等地外天體對地球家園的威脅作出中國貢獻。

        地球星環更多是一種浪漫的表達

        小行星從未徹底撞毀任何天體嗎?實際上,小行星之間“飛掠相殺”并不罕見。李明濤稱,科學研究表明,在太陽系形成之初的動蕩期,大量天體“你來我往”的撞擊事件頻繁發生,“相互殘殺”的主要為小行星和彗星。

        退一萬步,假如地球真被撞碎,結局將如何?“大部分濺射物將在引力作用下重新聚合,形成一顆新的行星!崩蠲鳚龔娬{,撞擊后的這顆行星將不再宜居。至于何時重新萌發出生命、重新演化出適合生命生存的環境,還未可知,所需時間也許長達億萬年之久。

        從撞碎后的殘渣分布來看,如果分布范圍較小,還可能形成類似地月系統的多個天體系統;如果分布范圍較大,可能會像火星和木星軌道之間的小行星帶那樣飄在太陽系中,在萬有引力的作用下逐漸被臨近的行星吸引走!斑@些物質并不會消失,而是隨著太陽系乃至銀河系繼續演化!标愓髡f。

        陳征是最后階段看片的專家之一,他對影片結尾提出的建議被采納:隕星碎片被地球引力捕獲形成星環,不是類似吸積盤形狀,而是更接近土星環。

        他對記者解釋道,吸積盤和星環雖然在幾何形狀上都有盤狀的結構,但吸積盤是圍繞黑洞或中子星之類旋轉的彌散物質,由于黑洞、中子星的巨大引力導致物質之間的碰撞摩擦極為劇烈,劇烈到足以引發核聚變因而導致強烈的發光特征。而星環則是圍繞行星旋轉的物質薄層,它們和行星一樣自身并不發光,其光亮主要來自反射太陽(恒星)的光。

        那隕星碎片為什么不是被月球捕獲?這是因為,月球質量約為地球的1%,引力遠遠小于地球,隕星的碎片大概率會被地球捕獲。而且,地球與月球的距離不過平均38萬千米,月球在某種意義上也將成為地球星環的一部分,不太可能形成一個穩定圍繞月亮旋轉的“月環”。

        “其實,電影中的星環更多是一種浪漫的表達,實際上星環的形成時間不會那么短,尺寸也會大很多!标愓髡f,太陽系的行星中木星、土星、天王星、海王星都有環狀結構,其半徑從幾萬千米到上百萬千米不等。參照這些行星,地球形成的光環半徑至少也得幾萬到幾十萬千米。

        (本報記者 唐 芳) 【編輯:陳海峰】

        

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