聽說7年后小行星撞地球？該如何是好？

7年后小行星要撞地球了？

撞擊概率超過車禍死亡率？

撞擊威力堪比500顆原子彈？

聯(lián)合國首次啟動《行星安全協(xié)議》？

我們還能躲避嗎？

且聽專業(yè)解讀——

最近，國內(nèi)外許多媒體紛紛報道，最近新發(fā)現(xiàn)的一顆編號為 2024 YR4 的小行星，預(yù)計有可能在2032年底與地球相撞，概率高達1/45，為此聯(lián)合國 首次啟動《行星安全協(xié)議》 。消息引發(fā)民眾關(guān)注，也帶來一大波流量。在各路媒體競相報道中，也流出許多誤導(dǎo)。 例如聯(lián)合國啟動《行星安全協(xié)議》，撞擊概率超過車禍死亡率，小行星撞擊進入倒計時……這些都是錯誤描述。 那么實際情況到底是什么樣的？我們應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)對這次威脅呢？

“殺手”現(xiàn)身觸發(fā)警報

2024年12月27日，小行星撞擊臨近警告系統(tǒng)（Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System，ATLAS）智利站新發(fā)現(xiàn)了一顆阿波羅型小行星，臨時編號 2024 YR4。對光譜和光度時序的初步分析表明，這顆小行星是一顆石質(zhì)小行星，自轉(zhuǎn)周期約為 19.5 分鐘。目前尚無法準確測定其直徑。如果假定其反射率在5%~25%，那么直徑可能在40~90米之間。

歐洲南方天文臺甚大望遠鏡（VLT）對小行星 2024 YR4 的追蹤 | 圖源：ESO/O. Hainaut et al.

很快，它的初步軌道也被計算出來。12月25日（被發(fā)現(xiàn)前2天）它從最接近地球的82.8萬公里處飛過，目前正在遠離。據(jù)測算，2032年12月22日，它將有1.8%的概率與地球相撞。這樣的數(shù)據(jù)觸發(fā)了“都靈”3級警報。

“都靈指數(shù)”示意圖 | 圖源：Wikipedia

“都靈指數(shù)”（Torino scale）是一種對與小行星和彗星等近地天體撞擊危險進行分類的相對簡單的方法。 當(dāng)小行星直徑在20~100米之間，撞擊概率超過1%就會觸發(fā)3級。這是自2004年底99942號小行星阿波菲斯（99942 Apophis）曾連續(xù)4天被評級為都靈4級后，出現(xiàn)的最高等級撞擊風(fēng)險。另外還有一套風(fēng)險評價指標叫“巴勒莫指數(shù)”（Palermo Technical Impact Hazard Scale），計算方式更為復(fù)雜。

小行星 2024 YR4 的軌道 | 圖源：astorb.com

撞擊概率動態(tài)調(diào)整

事實上，隨著我們的觀測數(shù)據(jù)越來越多，軌道參數(shù)是在不斷修正的，小行星撞擊概率也是在動態(tài)調(diào)整的，它和軌道的不確定性有關(guān)。對 2024 YR4 撞擊概率的判斷，從一開始的1.2%（約1/83），一度達到2.4%（約1/43），現(xiàn)在又降低到2.02%（約1/50）。（注：截至2025年2月8日，NASA“哨兵”撞擊概率 2.1%，NEOCC@ESA 撞擊概率 2.02%，NEODyS-2 撞擊概率 1.62%，中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心“銳警”系統(tǒng) SHARP-TWS 撞擊概率 1.63%）

美國航天局有個小行星撞擊風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)“哨兵”（Sentry），你可以理解為是小行星撞擊風(fēng)險排行榜。在這個榜單上現(xiàn)有32個目標，絕大多數(shù)撞擊概率都在0.1%以下，所以這個2%是不是就顯得比較扎眼了呢？（事實上 2024 YR4 在榜單中排行第二，當(dāng)前占據(jù)第一位的是 2010 RF12，只不過因為它的直徑僅7米，都靈指數(shù)為0。）

小行星撞擊風(fēng)險排行榜 | 圖源：JPL/Sentry

我們不妨拿氣象部門預(yù)測臺風(fēng)登陸點來比喻這個撞擊概率，比方說臺風(fēng)還在海面上，此刻預(yù)測有長達1000公里的海岸線都有可能成為登陸點，而地球是這條1000公里海岸線上一個直徑10公里的小鎮(zhèn)，于是撞擊概率大約就是1%。觀測的小行星時間越久，軌道弧段越來越長，對其軌道掌握得越來越精準，不確定性自然就會下降。可能遭受登陸的“海岸線”就會越來越短，如果小鎮(zhèn)依然在這條海岸線上，那么概率就會增加；如果小鎮(zhèn)完全不在其上，那么臺風(fēng)在小鎮(zhèn)登陸的概率就變成0了。

2024 YR4 發(fā)現(xiàn)時的位置和2032年12月可能發(fā)生撞擊時的位置 | 圖源：IAWN

剛才提到的小行星阿波菲斯，2004年曾推測其在2029年4月13日與地球碰撞的概率達到史上最高的 2.7%，這也是為什么它獲得古埃及神話中破壞、混沌、黑暗的化身阿波菲斯的名字，中文譯名毀神星。不過，后來預(yù)測其在2029年與地球最近距離為38017公里，軌道不確定性只有45公里，因此碰撞概率幾乎為0，早已被移出小行星撞擊風(fēng)險榜單。

2025年2月8日預(yù)測的 2024 YR4 的風(fēng)險走廊，圖上的紅點掃過的區(qū)域有潛在撞擊風(fēng)險，走廊上最大城市為印度孟買 | 圖源：行星防御與利用

有人說，即便是保持著2% 的碰撞概率，也已經(jīng)超過了一枚硬幣連續(xù)扔5次全部得到正面的概率。但是你反過來想想，2% 的碰撞概率，也就意味著有 98% 的概率是撞不上的，不是嗎？

風(fēng)險可測規(guī)模有限

那么 2024 YR4 的破壞力可能多大呢？美國航天局的估算其直徑為54米，假設(shè)密度為2.6 g/cm3（石質(zhì)小行星的典型密度），那么撞擊地球的影響范圍約為50公里，將釋放760萬噸TNT當(dāng)量，相當(dāng)于500顆廣島原子彈。與之可類比的是1908年6月30日發(fā)生在俄羅斯西伯利亞的通古斯大爆炸 （可戳文章→ 進一步了解） ，爆炸摧毀了方圓2000平方公里約8千萬棵樹。學(xué)界至今尚未確定是什么天體造成了這一事件，但大體認為是一顆直徑約65米的小天體闖入地球大氣，并在數(shù)千米高空發(fā)生爆炸。正因為通古斯事件，聯(lián)合國確定每年的6月30日為國際小行星日，希望國際社會關(guān)注小行星帶來的影響。

通古斯大爆炸現(xiàn)場 | 圖源：網(wǎng)絡(luò)

2024 YR4 是否將重現(xiàn)通古斯的末日場景呢？通常來講，小行星進入地球大氣后會劇烈燃燒，形成巨大的火球。對一顆直徑為數(shù)十米的石質(zhì)小行星而言，往往大部分都會被燒掉。并且，由于小行星本身形狀、密度的不均勻性，在高速飛行中所受壓力存在明顯差異，因此多數(shù)會產(chǎn)生空爆，變成許多碎片落到地面，形成隕石雨。2013年俄羅斯車里雅賓斯克的隕石墜落事件所呈現(xiàn)的就是這種狀況。其母體直徑大約為 17米，在距離地面約23公里處爆炸，數(shù)平方公里內(nèi)7000多棟房屋不同程度受損，近1500人受傷。不過，這些傷害主要是由空爆產(chǎn)生的沖擊波造成的。散落在地面的隕石都很小，被發(fā)現(xiàn)的最大隕石坑直徑不過6米。

車里雅賓斯克小行星撞擊事件 | 圖源：Wikipedia

雖然 2024 YR4 比車里雅賓斯克小行星大不少，但是，最有可能出現(xiàn)的情況仍然是空中爆炸解體，產(chǎn)生巨大沖擊波。而其波及范圍有可能達到上千平方公里，這才是最需要警惕和提防的。

掌握信息勝于蠻干

面對這樣一個真實存在的威脅，我們應(yīng)當(dāng)如何應(yīng)對呢？有人問，我們能不能先下手為強，先把小行星炸了徹底消除威脅？

《孫子》曰：“知己知彼，百戰(zhàn)不殆?！弊畲蟮耐{來自于未知。截至目前，我們已經(jīng)對小行星 2024 YR4 積累了46天（弧段長度）近400次觀測記錄，對其軌道進行了更精確的測定，這將有助于我們判斷撞擊可能性，以及撞擊位置。然而，對其大小、密度、地質(zhì)環(huán)境等要素仍然一無所知。盲目行動很可能事倍功半，達不到預(yù)期效果，甚至弄巧成拙，反受其害。

2024 YR4 過去30年星歷表。縱坐標為視星等，數(shù)值越大亮度越暗。| 圖源：NASA/JPL-Caltech/CNEOS

2024 YR4 未來5年星歷表?？v坐標為視星等，數(shù)值越大亮度越暗。| 圖源：NASA/JPL-Caltech/CNEOS

這顆小行星個頭不大，亮度很弱，這增加了觀測難度。值得注意的是，它被發(fā)現(xiàn)時剛好是離地球比較近的時候，12月底視星等一度達到最亮的16等左右。用模型回溯至2000年，發(fā)現(xiàn)其亮度就沒有超過20等的。要知道，星等數(shù)字越小表示越亮，數(shù)字相差1，亮度相差 2.512 倍。2016年末是過去20年前第二亮的，卻也只有不到21等，比這次暗了100倍。而之后的4年大部分時候暗于28等，這是無法觀測到的亮度，直到2028年底，它再次達到20等。應(yīng)該說那時候?qū)⑹亲顬殛P(guān)鍵的時刻。第一，經(jīng)過那么多年，小行星軌道是否會發(fā)生較大改變？第二，那是2032年潛在的撞擊發(fā)生前幾乎最后一次觀測窗口。第三，距離潛在的撞擊只有4年，如果真要采取行動，估計到那時候也將是“最后關(guān)頭”了。

現(xiàn)在最強大的紅外波段空間望遠鏡“詹姆斯·韋布” 已經(jīng)計劃在3月和5月對小行星 2024 YR4 進行觀測，以進一步提升軌道精度，降低不確定性。同時通過紅外波段觀測有望進一步約束小行星的尺寸。

應(yīng)對工作已經(jīng)啟動

在2028年前，最寶貴的一段時間就是2025年第一季度。現(xiàn)在幾乎所有媒體都在說聯(lián)合國首次啟動《行星安全協(xié)議》。不過，這是來自國外媒體的誤傳，所謂《行星安全協(xié)議》根本不存在。但是聯(lián)合國和平利用外層空間事務(wù)辦公室（UNOOSA）確實已開展工作。

全球應(yīng)對小行星碰撞風(fēng)險方面有兩個重要組織，分別是國際小行星預(yù)警網(wǎng)（IAWN）和空間任務(wù)規(guī)劃咨詢組（SMPAG），都是在UNOOSA框架下成立的。前者的目標是協(xié)調(diào)全球資源開展小行星聯(lián)合觀測；后者的職能是當(dāng)發(fā)現(xiàn)小行星存在較高撞擊風(fēng)險時，決定人類將如何應(yīng)對。如果小行星的尺寸大于10米、撞擊概率超過1%，IAWN就要向UNOOSA通報。如果小行星尺寸大于50米，且撞擊時間將發(fā)生在50年內(nèi)、撞擊概率超過1%，SMPAG將啟動相應(yīng)工作。這項協(xié)調(diào)機制在2017年確立下來。這次小行星 2024 YR4 的出現(xiàn)是這兩個組織真正意義上首次啟動應(yīng)對工作。中國于2018年加入這兩個組織。

中國代表團在第62屆聯(lián)合國外空委科技小組會上發(fā)言 | 行星防御與利用

2月4日至6日，聯(lián)合國和平利用外層空間事務(wù)辦公室科技小組會在維也納舉行，IAWN和SMPAG先后組織專題會議研究討論2024 YR4的監(jiān)測和處置考慮。中國國家航天局也派出代表參會。經(jīng)研究討論，SMPAG，當(dāng)前沒有必要立即采取行動規(guī)劃任何太空任務(wù)，建議在本可見期內(nèi)繼續(xù)積極監(jiān)測以進一步推算撞擊概率和天體尺寸。隨后，在今年4月底5月初有可能再次舉行會議，以進一步確定是否采取行動。

現(xiàn)階段如何應(yīng)對 2024 YR4的風(fēng)險？如果用一句順口溜來總結(jié)就是：有風(fēng)險，不必慌，加緊觀測不怠慢。

參考資料：

[1] International
Asteroid Warning Network (https://iawn.net/obscamp/2024YR4/index.shtml)

[2] Potential
for Impact of Near-Earth Asteroid 2024 YR4 on 22 December 2032 (https://iawn.net/obscamp/2024YR4/index.shtml）

[3] Impact
Risk Data @ Sentry (https://cneos.jpl.nasa.gov/sentry/)

[4] 太陽系小天體軌道與觀測仿真平臺 (https://www.astorb.com/)

[5] 2024 YR4@ Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/2024_YR4)

[6] 國際天文學(xué)聯(lián)合會小行星中心 (https://www.minorplanetcenter.net/db_search/show_object?object_id=2024+YR4)

[7] 99942
APOPHIS @ ESA (https://neo.ssa.esa.int/search-for-asteroids?tab=closeapp&des=99942%20Apophis)

[8] 這顆小行星7年內(nèi)真會撞地球？會撞到哪里？@ 中國科學(xué)報 ()

[9] 小行星2024
YR4 撞擊風(fēng)險通報：1.63%-2.1% 【2024-02-13】@ 行星防御與利用 ()

作者：施韡（上海天文館展教中心 副研究館員）

鳴謝：李明濤（中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心 研究員）

編輯：格蕾絲

審核：水仙

圖源：已在文中標注