在墨西哥尤卡坦半島的海岸線下，埋藏著地球上第二大的隕石坑——?？颂K魯伯隕石坑。21 世紀(jì)初，經(jīng)過科研人員的模擬計(jì)算，這個(gè)巨大的隕石坑來源于一顆名為巴普提斯蒂娜的小行星。這或許聽上去是一個(gè)拗口且陌生的名字，但讓我們換個(gè)說法：在很長一段時(shí)間里，這顆小行星被廣泛認(rèn)為是終結(jié)恐龍時(shí)代的“肇事者”之一。
模擬?？颂K魯伯隕石坑的形成
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在尤卡坦半島的隕石坑被發(fā)現(xiàn)前，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主路易斯·阿爾瓦雷斯領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)曾提出著名的“阿爾瓦雷斯假說”——一顆小行星的到訪造成了包括恐龍?jiān)趦?nèi)許多白堊紀(jì)古生物的滅絕。盡管在相關(guān)領(lǐng)域里，對于?？颂K魯伯隕石坑與這次滅絕事件的關(guān)系眾說紛紜；但無論如何，所有人都有這樣的共識：能夠在地層中留下如此大隕石坑的撞擊事件，在任何時(shí)代都能夠改變這顆藍(lán)色星球上幾乎所有生物的命運(yùn)。
18 世紀(jì)，人們對太陽系的研究還未像現(xiàn)今這樣深刻。隨著各大行星被天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，“提丟斯-波得定則”——一個(gè)描述太陽系行星與太陽平均距離關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律——逐漸流傳開。而這個(gè)在如今已被證實(shí)為幾乎沒有物理意義的規(guī)律，為第一顆小行星灶神星（Ceres）的發(fā)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。當(dāng)越來越多的小行星被天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)，作為人類從古至今仰望并試圖探索的宇宙大海的一部分，它們也成為了科幻作品的?？?。
小行星帶示意圖
英國著名科幻作家阿瑟·克拉克（如果你對這個(gè)名字感到陌生，那么他更廣為人知的身份是《2001:太空漫游》的編劇之一）曾在上世紀(jì) 90 年代，于《時(shí)代周刊》上發(fā)表過一篇名為《上帝之錘》的短篇科幻小說。
2109 年，人類的科技和社會(huì)已經(jīng)到達(dá)了前所未有的高度。月球和火星上都建立了人類能夠自由生活的基地，人類的壽命也因?yàn)榭茖W(xué)的進(jìn)步而翻倍。甚至，這是一個(gè)擁有“幽默感”與思考能力的人工智能也在法律上被承認(rèn)為“人”的時(shí)代。雖然科技如此先進(jìn)，但人們卻無時(shí)無刻不生活在恐懼中——因?yàn)樵诘厍虻牟贿h(yuǎn)處，漂浮著一顆名為“凱利”的小行星。它即將與地球相撞，只有月球和火星基地上的人類能成為幸存者。
《上帝之錘》第一版封面
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帶著拯救全人類的希望，航天器“哥利亞號”前往凱利，把名為“阿忒拉斯”的推進(jìn)器安裝在這顆即將給地球帶來災(zāi)難的小行星上，好在凱利到達(dá)地球前的最后幾個(gè)月里將它推離目前的軌道。然而，這份希望隨著推進(jìn)器的意外爆炸消散了——在最后的危急關(guān)頭，哥利亞號的艦長辛格決定和所有的船員一起，利用航天器自身的推進(jìn)動(dòng)力去實(shí)現(xiàn)了阿忒拉斯未能完成的任務(wù)。
盡管凱利最終還是與地球擦身而過并造成了大量損失，但好在掠過大氣層后它又漸行漸遠(yuǎn)，沒有成為毀滅人類的炸彈。只有哥利亞號航天器與它所有的船員因?yàn)槌惺芰诉^大的重力加速度擠成了一團(tuán)，永遠(yuǎn)地留在了凱利上。
航天器與小行星想象圖
如果你在過去的兩個(gè)月里，走進(jìn)電影院觀看了《獨(dú)行月球》，或許會(huì)覺得這樣的情節(jié)有些熟悉。電影里的結(jié)局，面對“π+”的獨(dú)孤月，就像哥利亞號的全員一樣，選擇了用犧牲換取人類歷史的延續(xù)。或者，我們把眼光移向現(xiàn)實(shí)世界——就在這周一，當(dāng) DART 衛(wèi)星撞向“孿小星”（Dimorphos）時(shí)，是否也懷揣著同樣悲壯的使命感？
也許，我們能稱自己為“生命的奇跡”，但是在宇宙面前，人類與恐龍一樣，只是一個(gè)不起眼的物種。如果 6500 萬年前那顆到訪地球的小行星擁有帶來災(zāi)難的能力，那么我們就不能排除人類也終將有面臨威脅的一天。
就像 B612 基金會(huì)（一個(gè)致力于保護(hù)地球免受小行星撞擊的非營利組織）表示的那樣，“地球百分之百會(huì)被一顆小行星擊中”，只不過是時(shí)間的問題。值得一提的是，B612 基金會(huì)的名稱來源于著名寓言《小王子》中的同名小行星家園——對于是否能從小行星上“采礦”或是在小行星上建立人類基地的構(gòu)想也會(huì)常常被討論，但對于大多數(shù)人來說，與小行星可能帶來的這些利益相比，它們攜帶的碰撞危險(xiǎn)或許更為關(guān)鍵。
DART與Dimorphos碰撞后的照片
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雙小行星重定向測試（DART）的意義正是如此：從現(xiàn)在開始，為人類物種的明天而努力。面對小行星與地球相撞的潛在威脅，人們已經(jīng)有了一些備選的應(yīng)對策略。較為極端的辦法是在天體的表面或是地表下安裝爆炸裝置，通過改變小行星本身質(zhì)量和結(jié)構(gòu)等方式來影響它的軌道；另一種方式是將重型航天器發(fā)射到小行星附近，利用一段時(shí)間的重力牽引，緩慢將它推離威脅地球的軌道。DART 任務(wù)的策略則是一種較為折中的方式——在計(jì)算好的時(shí)機(jī)讓航天器與小行星發(fā)生直接的碰撞，通過動(dòng)量的改變來達(dá)到讓它偏離軌道的目的。
由 NASA 牽頭的 DART 任務(wù)是世界上第一次小行星防御技術(shù)的試驗(yàn)。距離地球約 1100 萬公里的“雙小行星”——一個(gè)由直徑約 160 米的小行星“孿小星” Dimorphos 繞轉(zhuǎn)另一顆直徑約 780 米的小行星“孿大星” Didymos 構(gòu)成的系統(tǒng)——是 DART 任務(wù)的目標(biāo)。盡管這兩顆小行星本身對地球不會(huì)造成威脅，但一方面科學(xué)家有成熟的方式觀察它們的軌道變化，另一方面由于它們與地球的距離不是特別接近，在撞擊發(fā)生后不會(huì)發(fā)生沖向地球的意外，因此這個(gè)雙小行星系統(tǒng)成為了最合適的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。
“信號丟失“——一個(gè)在航天任務(wù)里往往人們不希望聽到的情況，但在此刻意味著里程碑式的成功。這顆重約 600 公斤的衛(wèi)星于 2021 年 11 月發(fā)射，在到達(dá)目標(biāo)地點(diǎn)的過程中進(jìn)行了數(shù)次光學(xué)校準(zhǔn)與軌道校正。DART 衛(wèi)星上搭載的 DRACO 相機(jī)在今年7月，也就是撞擊任務(wù)前兩個(gè)月，監(jiān)測到了雙小行星系統(tǒng)。在長達(dá)數(shù)月的準(zhǔn)備工作結(jié)束后， DART 衛(wèi)星最終于北京時(shí)間 9 月 26 日上午 7 時(shí) 14 分，以每秒 6 公里的速度撞向雙小行星系統(tǒng)中較小的那顆，也就是“孿小星” Dimorphos。DRACO 相機(jī)記錄下了撞擊前的最后時(shí)刻。
DRACO相機(jī)拍攝的最后的圖像
https://www.sciencealert.com/
根據(jù)預(yù)期，在撞擊發(fā)生后，雙小行星系統(tǒng)的軌道繞轉(zhuǎn)周期將有一定程度的縮短，Dimorphos 與 Didymos 的距離也會(huì)有所下降。盡管帶來的改變可能不足百分之一，但正是這樣看似微不足道的改變，孕育著人類抵御可能存在的小行星撞擊事件的底氣。
當(dāng)然，這次碰撞不只是 DART 衛(wèi)星使命的結(jié)束，更是一系列新探索的開始。跟隨 DART 一同踏上旅程的還有小型衛(wèi)星 LICIACube，在撞擊前 15 天與 DART 分離，用于拍攝記錄撞擊發(fā)生后的圖像。天文學(xué)家也將繼續(xù)使用地面望遠(yuǎn)鏡對 Dimorphos 和 Didymos 進(jìn)行持續(xù)觀察，記錄 DART 為小行星帶來的影響。兩年后，歐洲航天局將發(fā)射赫拉（Hera）任務(wù)，并于 2026 年到達(dá)雙小行星系統(tǒng)附近，進(jìn)行預(yù)計(jì)長約半年的調(diào)查，確定 DART 與 Dimorphos 的撞擊帶來的最終影響。
哈勃空間望遠(yuǎn)鏡在DART衛(wèi)星撞擊Dimorphos后拍攝的三張圖像
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韋布空間望遠(yuǎn)鏡在DART衛(wèi)星撞擊Dimorphos后拍攝的延時(shí)圖像
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就在這幾天里，全球已經(jīng)有幾十臺大望遠(yuǎn)鏡把鏡頭聚焦在受到撞擊的雙小行星上，在太空軌道上運(yùn)行的哈勃空間望遠(yuǎn)鏡（HST）和韋布空間望遠(yuǎn)鏡（JWST）也不例外。從哈勃空間望遠(yuǎn)鏡傳回的圖像中可以看到，撞擊發(fā)生后雙小行星系統(tǒng)的亮度有了大幅度并且穩(wěn)定的增加；韋布空間望遠(yuǎn)鏡搭載的近紅外相機(jī)（NIRCam）也記錄下了撞擊地點(diǎn)附近源源不斷噴射出的羽流。
截止 2022 年 9 月 27 日，天文學(xué)家已經(jīng)報(bào)告發(fā)現(xiàn)了 29933 顆近地小行星，其中有三分之一的直徑大于 140 米，甚至有將近 1000 顆的直徑達(dá)到了 1 公里。盡管大部分小行星會(huì)為地球帶來危險(xiǎn)的可能性可以忽略不計(jì)，但即使是微乎其微的概率，我們也不希望它成為人類終結(jié)的理由。
已知發(fā)現(xiàn)的近地小行星（NEA）
https://cneos.jpl.nasa.gov/
無論是對小行星的探測、對潛在危險(xiǎn)天體的搜尋，或是像DART衛(wèi)星這樣親身測試，所有的努力都是為了倘若有一天，我們真的發(fā)現(xiàn)了那一顆越來越近、注定奔赴地球的小天體，人類能做的除了祈禱，還有用科技保護(hù)自己，守護(hù)未來。
參考文獻(xiàn)：
[1]https://www.inquisitr.com/4881237/earth-will-be-hit-by-an-asteroid-with-100-percent-certainty-says-space-watching-group-b612/
[2]https://www.sciencealert.com/behold-the-epic-last-images-taken-by-nasas-asteroid-redirection-test-spacecraft
[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Asteroid_impact_avoidance#Further_reading
[4]https://www.planetary.org/space-missions/dart
[5]https://cneos.jpl.nasa.gov/stats/totals.html
作者｜童祎璐 國家天文臺在讀碩士研究生 研究方向?yàn)樾窍敌纬膳c演化
來源： 中國國家天文
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