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自古以來,當人類仰望星空時,習慣于贊美群星的永恒與寧靜。然而在這浪漫的帷幕后,藏著一群沉默而危險的流浪者——近地小行星。它們是太陽系形成初期遺留下的“邊角料”,卻也是懸在地球頭頂的達摩克利斯之劍,一旦撞擊地球,足以引發區域甚至全球性的災難。
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近地小行星對地球環境和人類文明構成了潛在威脅(圖片來源:ESA)
127年前,當第一顆近地小行星在天文底片上留下那道暗弱劃痕時,人類才意識到,自己對于這些潛在危險幾乎一無所知。截至2025年底,我們已經發現了40540顆近地小行星。人類對地球空間安全環境的認知取得了顯著進步,也為未來化解潛在撞擊風險贏得了更充裕的預警時間與主動權。然而,這場守護地球家園的戰役遠未結束,持續的警惕與不懈的探索仍然無比重要。
為什么要監測近地小行星?
如果把太陽系的形成比喻成建造一座高樓大廈,太陽和八大行星是這座大廈的主體架構,而小行星就是工地上殘余的建筑材料。絕大部分小行星都分布在火星和木星軌道之間的小行星帶,被稱為主帶小行星,它們對地球沒有任何威脅。
1857年,美國天文學家丹尼爾·柯克伍德在統計小行星軌道分布時發現,小行星在帶內并非均勻分布。他注意到,在與木星周期成整數比的軌道處,出現了一條條“空走廊”——后人稱之為柯克伍德間隙。那么,這些缺失的小行星去哪里了呢?
1866年,柯克伍德給出了答案:木星的引力共振像一把無形彈弓,把恰好位于間隙處的小行星逐出小行星帶,其中一部分被甩向內太陽系,成為近地小行星。
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柯克伍德間隙(圖片來源:www.colinpower.com)
近地小行星是指軌道環繞太陽運行、近日點距離小于1.3天文單位(AU)的小行星。其中,1AU被定義為日地的平均距離,約等于1.5億公里。近地小行星與地球軌道的最近距離小于4500萬公里,可能近距離飛掠地球,極端情況下還會進入地球大氣層,對地球生物圈構成威脅,甚至導致物種滅絕。
小行星撞擊地球并非危言聳聽,科學界普遍認為,6600萬年前一顆等效直徑超過10公里的小行星撞擊地球,是導致恐龍滅絕的重要原因之一。2013年2月15日,一顆等效直徑18米的小行星在俄羅斯車里雅賓斯克地區上空發生“空爆”,其釋放的能量相當于30顆廣島原子彈。盡管發生在地廣人稀的俄羅斯,小行星仍造成約1500人受傷、3000棟房屋受損的嚴重后果,整體損失超過2億元人民幣。
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車里雅賓斯克小行星撞擊事件(圖片來源:Sky at Night Magazine)
開展近地小行星防御,是延續人類文明、保衛人民生命財產的必然需求,其潛在威脅日益受到國際社會的高度重視。2024年12月,聯合國大會正式通過決議,宣布2029年為“國際小行星認知和行星防御年”(International Year of Asteroid Awareness and Planetary Defense)。該決議旨在提升公眾對小行星及行星防御重要性的認識,并推動國際合作,共同應對近地天體可能對地球構成的威脅。
我國同樣將近地小行星防御納入航天發展戰略。《2021中國的航天》白皮書明確指出,“論證建設近地小天體防御系統,提升監測、編目、預警和應對處置能力”。
近地小行星防御包括監測預警、在軌處置、災害救援、國際合作等核心環節。監測預警是整個防御體系的前置性基礎,其核心目標是提前發現可能撞擊地球的近地小行星,并對潛在撞擊風險進行及時、精準的預警。作為應對近地小行星的第一道防線,監測預警的重要性不言而喻——唯有通過早期發現與持續跟蹤,才能在應對近地小行星撞擊事件的全流程中掌握戰略主動。
近地小行星的發現歷程
1898年8月13日,德國天文學家卡爾?古斯塔夫?維特在長時間曝光攝影時意外發現了一條快速移動的暗弱軌跡,這就是人類發現的第一顆近地小行星——愛神星。
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愛神星影像。愛神星同時是歷史上首個實現人類探測器環繞并成功著陸的小行星。(圖片來源:NASA)
在早期階段,小行星觀測主要依賴膠片攝影,近地小行星發現效率較低。直到1990年1月1日,人類僅發現了134顆近地小行星。上世紀90年代中后期,CCD探測技術的引入,顯著提升了近地小行星發現效率。尤其是2005年以后,隨著卡特琳娜巡天系統、泛星計劃等設備相繼投入運行,近地小行星的發現進入快速增長階段。
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近地小行星發現進程(圖片來源:JPL)
2007年11月,近地小行星發現數量突破了5000顆,此時距離第一顆近地小行星的發現已經過了109年。
2013年8月,近地小行星發現數量突破了10000顆,距離第5000顆近地小行星的發現僅5.75年;
2019年3月,近地小行星發現數量突破了20000顆,距離第10000顆近地小行星的發現僅5.5年;
2022年9月,近地小行星發現數量突破了30000顆,距離第20000顆近地小行星的發現僅3.5年;
2025年11月,近地小行星發現數量突破了40000顆,距離第30000顆近地小行星的發現僅3.17年。
表 近地小行星發現進程
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2025年,人類總共發現了3192顆近地小行星,累積發現數量達到40540顆。其中,可引發全球級災難的、等效直徑1000米及以上的近地小行星發現2顆,總計已發現877顆,編目完成率約95%。盡管整體掌握程度較高,但仍然有“漏網之魚”,我們不能掉以輕心。
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1000米及以上近地小行星發現進展(圖片來源:JPL)
可引發中小型國家級災難的、等效直徑140米及以上的近地小行星,理論數量大約2.5萬顆,目前僅發現11528顆,仍有超過一半沒有被發現。2025年發現了該尺寸近地小行星342顆,發現數量在逐年降低,說明發現難度越來越高。
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140米及以上近地小行星發現進展(圖片來源:JPL)
而對于更小尺寸的近地小行星,其已發現數量在理論預估總數中的占比更低。可引發大型城市級災難的、等效直徑50米及以上的近地小行星,理論數量超過20萬顆,還有超過90%尚未被發現;可引發城鎮級災難的、等效直徑20米及以上的近地小行星,理論數量超過500萬顆,還有超過99%尚未被發現。
因此,我們的當務之急是建設更多的望遠鏡系統,開展近地小行星的系統性“查戶口”,在它們撞擊地球前提前發現,并預警其撞擊風險和危害效應。
在地球附近游走的四類“鄰居”
根據近地小行星軌道與地球軌道的關系,可以將近地小行星分為四種軌道類型。
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阿莫爾型(Amors):運行在地球軌道外側,軌道半長軸大于1AU,近日點距離大于1.017 AU的近地小行星,也被稱為地外型近地小行星。它們的軌道與地球軌道不相交,不存在撞擊地球的可能性。
阿波羅型(Apollos):軌道半長軸大于1AU,并且近日點距離小于1.017AU的近地小行星,也被稱為外叉型近地小行星。它們絕大部分時間運行于地球軌道外側,但在近日點附近會穿越地球軌道,因此存在撞擊地球的可能性。
阿登型(Atens):軌道半長軸小于1AU,遠日點距離大于0.983AU的近地小行星,也被稱為內叉型近地小行星。它們絕大部分時間運行于地球軌道內側,但在遠日點附近會穿越地球軌道,存在撞擊地球的可能性。
阿提拉型(Atiras):運行在地球軌道內側,軌道半長軸小于1AU,遠日點距離小于0.983AU的近地小行星,也被稱為地內型地小行星。它們的軌道與地球軌道不相交,不存在撞擊地球的可能性。
截至2025年12月31日,四種類型的近地小行星發現數量如下:
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可以看到,在所有已經發現的近地小行星中,存在可能撞擊地球風險的阿波羅型和阿登型的占比超過了60%。這兩類近地小行星,是人類重點監測的對象。
是誰在守望地球?
近地小行星本身并不發光,只能通過探測它們反射的微弱太陽光來進行觀測。因此,當前發現近地小行星主要依賴光學巡天望遠鏡。
2025年,全球共有38臺光學望遠鏡發現了3192顆近地小行星,其中大多數發現來自美國的巡天望遠鏡系統。
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2025年主要的近地小行星巡天系統及發現進展
泛星計劃巡天系統(Pan-STARRS):2025年發現近地小行星1280顆。該系統由兩臺口徑1.8米的大視場光學巡天望遠鏡組成,位于美國夏威夷。
卡特琳娜巡天系統(Catalina):2025年發現近地小行星881顆。該系統由1臺1.5米口徑、1臺0.7米口徑的大視場光學巡天望遠鏡和1臺1.0米精測跟蹤望遠鏡構成,位于美國亞利桑那州。
小行星撞擊末端告警系統(ATLAS):2025年發現近地小行星163顆。該系統包括4臺0.5米口徑的超大視場巡天望遠鏡,分別部署在美國夏威夷、智利和南非。
以上三個巡天系統在2025年共發現了2324顆近地小行星,占據該年全球發現總量的72.8%。此外,其他部署在美國的巡天系統發現了553顆近地小行星,其中2.3米口徑的Kitt Peak-Bok巡天系統發現了350顆近地小行星。美國在2025年總計發現近地小行星2877顆,占全球發現總量的90.2%。由此可以看出,美國在近地小行星發現領域處于絕對領先地位。
在近地小行星發現領域,中國科研團隊克服專用設備單一、口徑小等劣勢,取得了一定進展。2025年,紫金山天文臺盱眙站1.0米口徑的近地天體巡天望遠鏡發現了6顆近地小行星,中國科學技術大學與紫金山天文臺共建的2.5米墨子巡天望遠鏡發現了18顆近地小行星。
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紫金山天文臺-近地天體望遠鏡(圖片來源:中科院南京天文儀器有限公司)
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墨子巡天望遠鏡(圖片來源:WFST)
值得一提的是,中國天文愛好者在近地小行星監測中展現出高度的活躍性和專業能力。2025年,星明天文臺利用部署在新疆阿勒泰的光學望遠鏡發現了31顆近地小行星;甲馬兒燈天文臺利用部署在西藏的觀測設備發現了6顆近地小行星。這些結果充分表明,中國民間的天文力量在近地小行星監測方面具備不可忽視的能力與潛力。
看不見的危險
當前,盡管近地小行星的監測手段快速發展,但仍存在一些不足:
存在監測盲區:目前近地小行星發現依賴地基光學望遠鏡,易受到晝夜、季節、氣象等因素干擾,僅能在晴朗的夜空工作,有效觀測時間有限。如果近地小行星來自太陽一側方向,地基光學望遠鏡可能無法及時發現。如2013年俄羅斯車里雅賓斯克小行星撞擊事件中,肇事小行星就是從太陽一側方向襲擊地球,從而躲過了全球光學望遠鏡的監測,導致監測系統在撞擊前沒有發出任何預警。要解決地基光學監測系統的監測盲區,就需要把望遠鏡發射到太空之中,利用太空沒有大氣、晝夜等優勢,實現廣域天區不間斷監測。
地理分布不均衡:目前用于近地小行星巡天的地基監測望遠鏡主要分布在西半球,尤其是美國境內以及南美智利等區域,而東半球專用于近地小行星巡天的光學望遠鏡數量少、口徑小。2025年,美國光學望遠鏡發現了超過90%的近地小行星,而中國光學望遠鏡發現比例僅約1.9%。要實現近地小行星撞擊風險的全面監測和精準預警,需要全球協作,因此迫切需要在東半球建設專用的大口徑光學巡天望遠鏡。
結語
站在2025年的終點回望,人類用127年的時間把近地小行星的“戶籍簿”從1頁寫到了4萬余頁。我們已能自信地說,千米級的“文明殺手”已經近乎盡收眼底。但也必須坦率地承認,仍有上萬顆140米級的“國家殺手”、二十余萬顆50米級的“城市重錘”、數百萬顆 20 米級的“城鎮炸彈”在暗處潛伏。
面向未來,我們不能等待,必須盡快織就一張天地一體、布局均衡、晝夜無盲的“天羅地網”,在小行星撞擊地球前鎖定它們的蹤跡,讓地球的安危始終掌握在人類手中。這不僅是對當下人類生命財產安全的守護,更是對人類文明永續發展的責任與擔當。
作者:李明濤
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