1.小行星会撞击地球吗?
小行星主要是分布在火星与木星之间的小行星带上。有时叫小行星主环带。大约95%的小行星轨道半长径是在2.17~3.64天文单位之间(天文单位等于地球到太阳的平均距离,约等于1.5亿千米)。小行星和九大行星一样,也是围绕太阳公转的,只是它们的体积比大行星小得多。最大的小行星是谷神星,它的直径只有1003km,是1801年的元旦之夜,在金牛星座被发现的。人称数学王子的德国数学家高斯很快根据观测计算出了它的轨道。它的轨道半长径为2.77天文单位,处于火星轨道和木星轨道之间。至2011年已经编号的小行星约有251651颗,亮于21等的小行星估计可达50万颗。
分布在主环带以外有一些特殊的小行星,有一类被称为阿波罗型小行星,这类小行星的特点是,它们的近日点距太阳小于一个天文单位,也就是说,这类小行星会走到地球轨道以内来。还有一类特殊的小行星,它们的近日点距太阳略大于一个天文单位,也就是说,它们有时会走到地球与火星的轨道之内,这类小行星称为阿摩尔型小行星。已知阿波罗型小行星有20颗,阿摩尔型小行星已发现了25颗。其中近日距最小的小行星,要算阿波罗型小行星伊卡鲁斯,编号为1566号。它的近日距只有0.187天文单位。这说明伊卡鲁斯有时会走到水星的轨道以内,离太阳仅2796万千米。1996年10月,美国天文学家发现一颗冥外小行星,它的直径有490km,比第四号小行星——灶神星(直径538km)略小一点,但它的远日距有130个天文单位,其近日距也有35个天文单位。冥王星的轨道半长径为39.87天文单位。这说明这个新发现的编号为1996TL66的小行星,有时会跑到冥王星的轨道之内。
小行星主要分布在主环带内,研究地球与小行星的碰撞危险时,人们感兴趣的主要是阿波罗型和阿摩尔型小行星。因为这两类小行星,属于近地小行星,有时会穿越地球的轨道。一旦它们当中的成员,在穿越地球轨道时与地球太近,就有可能撞击地球。实际上,我们的地球每天都受到来自太阳系的流星物质的撞击。只是由于这些流星体非常小,对人类还构不成威胁。
太阳系的天体,以太阳为主体,除九大行星及其他自然卫星、彗星、人造天体(如地球人造卫星、宇宙飞船)以外,还有流星体和行星际尘埃。流星体有大、有小。当流星体进入到地球的大气层,与地球大气摩擦,体积小的会在空气中燃烧殆烬,这就叫流星,体积大的流星体在空气中没有烧尽,剩下的残骸落到地面上,就叫陨石。
流星体进入地球大气层后燃烧而发光的单个流星叫“偶发流星”,它们是太阳系内的流浪儿,漫无规律地横冲直撞,有时会给地球带来麻烦,特别是对空间宇航,可能会与人造卫星发生碰撞。还有一类流星体是成群的,被称为流星群,一般地说它们是很小的尘埃,流星群与彗星的关系非常密切,偶发流星与小行星的关系很密切。
流星群物质的母体是彗星,当彗星经过近日点前后,受太阳辐射的蒸发,遗留在彗星的轨道上,因此,流星群的轨道与它们的母体彗星的轨道是差不多的,当地球穿过流星群的轨道时,就会发生流星雨现象。譬如每年5月和10月出现的宝瓶座流星雨和猎户座流星雨就是与哈雷彗星相关的流星群;金牛座流星群与恩克慧星相关。1997年、1998年11月将会出现狮子座流星雨的极大现象与坦普尔-图特尔彗星相关。这些都是比较有名的流星群。
流星群造成的流星雨,看起来很壮观,譬如1833年11月13日狮子座流星雨大爆发,每秒钟出现16颗,一夜间出现的流星总数多达24万颗左右。但流星雨只是在地球高空100多千米左右出现,不会给地球带来灾害,也就是说不会坠落到地面上来。另外,流星雨都是很有规律的,并且每次都出现在天区的一定方向。流星雨或流星群对人类还不会造成威胁。
偶发流星则不然,有的与小行星有关,一旦闯入地球大气层,很小的流星可能在地球高空已燃烧殆烬,稍许大一点的,若来不及烧烬就是大流星,有时会在空中爆炸,形成陨石或陨石雨,这样的流星体又叫做陨星,人们发现陨星的轨道与阿波罗型小行星的轨道非常相似。
以下是陨星与小行星轨道比较:
由上表可以看出,现有的四个陨星的轨道资料与阿波罗型小行星的轨道相比较,它们极为相似。
另一方面,对陨星和小行星化学成分作个比较:小行星中76%是碳质,16%是石质的,5%是金属的,主要是铁和镍。阿波罗型小行星基本上都属于石质的,陨星也分三类,铁陨星、石陨星和介于这两者之间的石铁陨星。铁质陨星占6%,石铁质陨星占2%,它们与阿摩尔型小行星很相似。根据太阳系形成的早期的温度、压力的情况分析,含碳量较高的石质陨星分布在离太阳2~4天文单位附近的主环带。对于含碳质较低的陨星大致诞生在离太阳1~2天文单位的区域,这正是阿波罗型小行星的活动区域。
显然,偶发流星与小行星在轨道、化学成分上非常相似,也就是说它们之间有着演化上的渊源关系。但这并非是说偶发流星一定是来自小行星的分裂碎块,太阳系的行星际空间还有许多行星际尘埃,它们是太阳系原始星云残留下的小星子,或者是流星群的瓦解被大行星摄动改变了轨道的碎片。
由此看来,撞击地球的天体主要是阿波罗型小行星、阿摩尔型小行星和彗星,当然也不排斥其他的小行星,在太阳系的演化史上,正是由于这些天体的碰撞,才使得地球像滚雪球似的由小变大,如果没有这种碰撞,也就没有我们的地球。彗星或者是小行星撞击地球,似乎是一场灾难,但是如果没有这场灾难,恐怕现在仍然是恐龙称霸的地球。再说地球上的一些富铁矿,有的就是铁质陨星带来的,如加拿大多伦多西北约200km处有一个58×26平方千米的陨石坑,呈椭圆形,它是17亿年前一颗铁质陨星撞击地球造成的,在这陨石坑里有富含镍、铜与其他一些贵金属的矿藏。彗星和小行星撞击地球事件,未必一定是灾难,对人类未必一定有害。当然我们也希望这类事件最好不要发生,但这种事件是不以人的意志为转移的。因为这类事件即使不会造成大量生物灭绝,也会给人类造成局部灾害,如1626年5月3日上午9时前后发生的北京王恭厂事件,有人认为是陨星坠落造成的。
我们最关心的是今后是否会发生小行星和彗星撞击地球事件,根据计算,几千克重的陨星坠于地球,每年平均有1500多次,50多吨重的陨石,平均30年1次,50000吨左右的陨石,平均每10万年1次,直径在10km(约1000亿吨以上)平均1亿年1次。现在发现的小行星轨道与地球轨道交叉的只有10颗,直径在1km左右的小行星,轨道与地球交叉的约有1千颗,撞击地球的概率约10000年1次。地球上现存的最大陨石坑,是一颗直径约25m的小行星造成的,相当于1300万吨TNT当量。那么,直径在1km以上的小行星,其爆炸威力就更大了,其后果很难设想。但是现在我们人类已进入空间时代,对这些能给地球造成威胁的小行星,早已进行监测,对它们的行踪可以说了如指掌,但是对未知的小行星或者彗星,是否会撞击地球,从SL9彗星的行踪来看,人类已有可能早期预报其行踪。因此,一旦有小行星或彗星向着地球飞来,人类可以发射装置有核能的宇宙飞船去拦截小行星或彗星,让它们在离地球还很远的空间引爆,爆炸后剩下的碎块即使落到地球,除地球大气层燃烧一部分外,坠于地球表面的也就很少了,不会构成威胁;要么用宇宙飞船去阻截小行星或彗星,使它们改变轨道,哪怕是偏离一点点,也不会撞击地球。总之,现代空间技术已有可能避免类似于SL9彗星撞击木星这类宇宙交通事故的发生。人们大可不必为此而杞人忧天。