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(dá)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(jìn)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(zhǔn)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(yuǎn)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(yuǎn)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(jìn)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(biāo)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(dá)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(biāo)，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(dá)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(zhǔn)，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(dá)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(jìn)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(rèn)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(jìn)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?yán)镅刨e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?yán)镅刨e斯克小行星撞擊事件 | 圖源：Wikipedia

雖然 2024 YR4 比車?yán)镅刨e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(dá)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(qiáng)，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。”最大的威脅來自于未知。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(jìn)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(dá)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(biāo)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。縱坐標(biāo)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(dá)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(dá)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(qiáng)大的紅外波段空間望遠(yuǎn)鏡“詹姆斯·韋布” 已經(jīng)計劃在3月和5月對小行星 2024 YR4 進(jìn)行觀測，以進(jìn)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(jìn)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(biāo)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(jī)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(tuán)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(jìn)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(jìn)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(biāo)注