近地小行星：搜寻和跟踪即将到来的遭遇

拓牛李强

近地小行星有两万多颗。(图片来源:Getty Images综合展示)

（）据美国太空网（罗伯特·李）：美国国家航空航天局将近地天体定义为轨道距离太阳1.2亿英里(1.95亿公里)以内的小行星或彗星，这意味着它们靠近地球的轨道。这些近地天体绝大多数是小行星，或近地小行星。

根据欧洲航天局(ESA)的数据，太阳系中有超过60万颗已知的小行星，其中超过2万颗是近地小行星。其余大部分位于火星和木星之间的主要小行星带。近地小行星被认为是在其他太阳系天体的引力推动下，离开小行星带，朝着地球轨道前进。根据美国国家航空航天局的说法，大多数近地天体的宽度在10英尺到25英里(3米到40公里)之间。

近地小行星的类型



与地球轨道相比，四个NEA家族类型围绕太阳的轨道。(图片来源:图片来自美国国家航空航天局。Robert Lea在Canva制作的信息图。)

根据轨道参数，近地天体可分为四大类:Atiras、Atens、Apollos和Amors。

Atiras是近地小行星，其轨道完全包含在地球轨道内。它们以小行星163693 Atira命名。

阿滕斯是穿过地球轨道的近地小行星，其轨道的半长轴小于地球绕太阳轨道的半长轴。它们的名字来自小行星2062 Aten。

阿波罗是穿过地球轨道的近地小行星，其半长轴比我们地球的长。它们的名字来源于小行星1862阿波罗。

Amors是接近地球的近地小行星，其轨道使它们进入火星轨道，但不进入地球轨道。它们的名字来自小行星1221 Amor。

一个令人关切的近地天体类别是所谓的潜在危险小行星，美国国家航空航天局喷气推进实验室近地天体研究中心根据一颗小行星有可能威胁性地接近地球对其进行定义。具体来说，这涉及到该物体的“最小轨道相交距离(MOID)”——当一颗小行星的轨道穿过或接触我们地球的轨道时，它与地球的距离——以及该物体的亮度，如果它与地球的距离与地球与太阳的距离相同(1个天文单位，或AU)，即绝对星等。

PHA的MOID必须约为465万英里(748万公里)，或0.05天文单位，绝对星等为22或更亮。因为MOID被用来计算小行星的直径，根据CNEOS，小于460英尺(140米)宽的天体不被归类为PHA，不管它们离地球多近。

只有一小部分近地天体被认为是潜在危险的，但它们对我们地球的潜在威胁意味着全球各地的太空机构正在努力识别和跟踪这些危险的太空岩石。

近地小行星常见问题


什么是近地小行星？

美国国家航空航天局将近地小行星定义为轨道距离太阳1.2亿英里(1.95亿公里)以内的小行星。这使得这些太空岩石能够穿过太阳系中的地球邻居。

2029年小行星会撞上地球吗？

近20年来，小行星阿波菲斯一直被美国国家航空航天局列为未来100年内最有可能撞击地球的小行星。但是现在这颗发现于2004年的小行星的轨道已经得到了更好的限制，天文学家知道它至少在100年内不会撞击地球。

这意味着当阿波菲斯在2029年4月13日掠过地球时，它不会撞击我们的星球。这颗1，100英尺宽(340米)的小行星将在大约19，000英里(31，000公里)处经过，比一些卫星更近，并且应该非常明亮，东半球超过20亿人将能够用肉眼目睹它。

贝努鸟会撞上地球吗？

随着阿波菲斯在哨兵风险表排名中的下降，下一个最危险的小行星是贝努鸟。然而，美国国家航空航天局估计，贝努鸟至少在一个世纪内都不会撞击地球。

当贝努鸟在2182年9月24日接近我们的星球时，这颗1600英尺宽(488米)的小行星将有0.037%或2700分之一的机会撞击我们的星球。

我们如何追踪近地小行星？



展示地球周围和主小行星带中的近地小行星的插图。(图片来源:欧空局)

大量小行星跟踪数据由美国国家航空航天局资助的天文台收集，如夏威夷大学的全景巡天望远镜和快速反应系统(Pan-STARRS)、卡特琳娜巡天和夏威夷大学的小行星撞击地球最后警报系统(ATLAS)。

国际天文学联合会小行星中心(MPC)收集了有关地球周围近地天体位置的数据。小行星中心处理这些天体的识别、命名和轨道计算，然后向美国国家航空航天局等航天局宣布发现。

一旦发现潜在的NEA，该天体将由美国国家航空航天局的天基近地天体宽视场红外巡天探测器(NEOWISE)望远镜等项目以及JPL的戈德斯通太阳系雷达组等行星雷达项目进行跟踪。

近地天体科学落在了美国国家航空航天局的几个机构身上。例如，法国国家空间研究委员会确定了目前已知的所有近地天体的轨道特征，然后预测它们接近地球的情况。有了这些信息，国家空间研究委员会可以进行全面的撞击危险评估，评估结果将提供给美国国家航空航天局的行星防御协调办公室

利用哨兵撞击监测系统进行长期评估和预测PHAs的轨道，法国国家空间研究委员会还维护Scout系统，该系统监测潜在的近地天体以评估可能的撞击。在探测到NEA之后，但在确认之前，它会被放在小行星中心的近地天体确认页面(NEOCP)上。Scout系统随后在未来几天和几周内监测这些候选近地天体，以评估它们的轨迹和可能的影响。

一旦NEA被确认，它将被从新保守主义者中删除。然后，所有的数据都被汇编到哨兵风险表中，该表列出了未来100年内最有可能撞击地球的近地天体。这是基于概率的，因为需要多年的观测来约束NEA的轨道，即使这样，也存在测量的不确定性。

近地小行星有什么危险？



来自OSIRIS-REx的图像显示了小行星贝努鸟的整个表面。(图片鸣谢:美国国家航空航天局/戈达德/亚利桑那大学)

地球不断受到太空岩石的撞击。美国国家航空航天局估计，每天大约有48.5吨(44公吨)的物质落到地球上，其中大部分在大气中燃烧掉，偶尔会产生“流星”根据美国国家航空航天局的说法，小于大约82英尺(25米)的太空岩石很可能在进入地球大气层时被烧毁，因此造成很少或没有损害。

然而，地球的地质历史是一个严酷的提醒，较大的小行星可以穿过大气层，大型空间碎片的撞击会带来灾难性的后果。这在6600万年前导致白垩纪-第三纪灭绝事件的小行星中尤为明显，该事件消灭了地球上80%的植物和动物物种，包括非拉脱维亚恐龙。

由于小行星的破坏力，法国国家空间研究委员会除了监测地球周围的真实小行星之外，还有一个作用:它进行假设的小行星撞击演习，这使我们对NEA内的碰撞会造成何种破坏有所了解。

幸运的是，美国国家航空航天局认为小行星越大，撞击地球的可能性就越小。虽然每天约有100吨(90公吨)灰尘和沙子大小的颗粒到达地球，但一颗大约汽车大小的小行星每年都会撞击地球大气层一次，燃烧起来并在地球上形成一个火球。

大约每2000年，地球会遇到一颗足球场大小的小行星——大约330英尺(100米)宽。这种撞击造成的重大破坏将是局部的，小行星很可能就在地球表面蒸发，摧毁半径9英里(14公里)内的建筑物，打碎半径约60英里(100公里)内的窗户。这种撞击造成的地震震动和岩石被抛入大气层可能会造成更大范围的破坏。

在2023年4月CNEOS小行星撞击演习期间，美国国家航空航天局的研究人员揭示了较大小行星撞击可能造成的损害。

例如，一颗1000英尺宽(300米)的小行星可能代表整个大陆范围内的毁灭，其释放的能量相当于2000兆吨TNT爆炸的能量——相当于第二次世界大战结束时摧毁广岛的炸弹释放能量的133000倍。地球大约每70，000年经历一次这样的天体撞击。

对于一颗2000英尺宽(600米)的小行星来说，破坏力会显著增加。一颗如此大小的小行星的撞击将会引发全球性的灾难，释放出多达20，000兆吨的能量。这意味着小行星尺寸的翻倍导致了破坏力增加了10倍。幸运的是，这种大小的小行星预计每20万年左右才会撞击地球一次。

对于一颗3330英尺宽的小行星(大约是埃菲尔铁塔的三倍高)，由CNEOS计算的撞击场景将变得可怕。事实上，这种大小的小行星被认为是潜在的“行星杀手”。一次行星杀手撞击将释放大约10万兆吨的能量——相当于660万次广岛核爆炸。据估计，这些撞击大约每70万年发生一次。

这颗杀死恐龙的小行星被称为Chicxulub撞击器，估计宽度为6.2英里(10公里)，当它以大约45，000英里/小时(72，000公里/小时)的速度撞击现在位于墨西哥的尤卡坦半岛时，释放出大约相同的能量——720兆吨TNT。像希克苏鲁伯撞击器这样宽度超过3英里(5公里)的小行星，预计每3000万年撞击地球一次。

根据加州大学伯克利分校的说法，大小并不是影响NEA撞击地球时会造成多大损失的唯一特征。其他因素包括小行星的成分(例如，它是一个松散的碎石堆还是一整块铁？)以及撞击的角度和速度，以及小行星撞击地球是在陆地上还是在海洋中。