20世紀(jì)90年代初,夏威夷大學(xué)天文學(xué)家戴夫·索倫(Dave Tholen)產(chǎn)生了一個想法,而且自從這個想法進入他的腦海,就揮之不去了。索倫的專長是發(fā)現(xiàn)小行星并繪制小行星的分布圖——他之前甚至在美國宇航局推動組建的早期“探測委員會”中任職。這個委員會建議索倫在天空的“對側(cè)區(qū)”——太陽的另一面,地球在三者中間——尋找小行星,因為他們的模型表明,可以在那里發(fā)現(xiàn)大多數(shù)小行星。
然而,索倫自有打算。他說:“委員會的建議有點像是循環(huán)論證。從本質(zhì)上說,他們的說法就是,尋找小行星的最佳地點就是我們一直在觀測的這片區(qū)域?!彼尖?,要是刻意尋找那些軌道在地球與太陽之間的小行星,效果會怎么樣?他描述說:“就位置來說,這些小行星就類似水星和金星,但軌道的偏心率更高,也就是更像橢圓?!彼€表示:“要是這個區(qū)域內(nèi)的小行星撞擊地球,那我們估計永遠看不到它們朝我們飛奔而來,因為它們總是處在天空的白晝一側(cè)?!?/p>
萌生這個想法之后,索倫為籌集資金花了多年時間。最終,他在2004年拿到了使用夏威夷莫納克亞山山頂昴星團望遠鏡執(zhí)行計劃的機會。在使用這架望遠鏡的最后一晚,索倫和同事看到有什么東西在快速移動——一般來說,這是只有近地天體才有的特點。于是,他們立刻飛往亞利桑那,在基特峰天文臺繼續(xù)觀測。按照他們的設(shè)想,他們應(yīng)該在儀器屏幕的左上象限看到某種天體,但結(jié)果并非如此。相反,他們在右下象限發(fā)現(xiàn)了某種情況。第二天深夜,他們又做了一晚觀測,結(jié)果證實了他們最初的猜想。出現(xiàn)在屏幕右下象限的物體正是他們之前在夏威夷觀測到的天體。接著,索倫把他倆的觀測數(shù)據(jù)發(fā)給了小行星中心,后者把這顆小行星命名為“2004 MN4”。
接著,人們對2004 MN4展開了更多觀測,做了更多計算,最后逐漸意識到了一個事實。索倫說:“這顆小行星會在2029年真的與地球近距離接觸,而且距離近到可能發(fā)生碰撞?!敝?,2004 MN4被重新命名為“阿波菲斯”——古埃及神話中的一個邪惡的神明。據(jù)估計,阿波菲斯直徑大約400米,比1908年在俄羅斯上空爆炸、揚起55萬噸塵土、摧毀了兩萬平方千米西伯利亞森林(這起事件甚至影響到了英國的大氣壓)的那顆小行星還要大。如果阿波菲斯真的撞擊地球,那么撞擊產(chǎn)生的沖擊力可能相當(dāng)于10億噸TNT炸藥——更直觀地說,這個威力同許多核武器相當(dāng)、足以把成千上萬平方千米的土地夷為平地。更可怕的是,如果阿波菲斯的著陸地點在人口稠密的區(qū)域,那必然會造成數(shù)百萬人死亡。
按現(xiàn)在的測算,阿波菲斯有1/62的概率撞擊地球,按都靈危險指數(shù)分級為4——都靈危險指數(shù)是一個旨在衡量小行星對地球威脅的分類系統(tǒng)。第4級的含義是:離地球比較近,值得天文學(xué)家注意——也就是近地天體群體中足以引起恐慌的那一類。于是,全世界的天文學(xué)家都開始忙著做與阿波菲斯有關(guān)的計算,而《紐約時報》則提出疑問:“是否應(yīng)該把阿波菲斯加入可能造成世界末日的元兇清單中?”不過,阿波菲斯直接撞地球的威脅很快就消失了,因為以光學(xué)望遠鏡和射電望遠鏡觀測數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的更多計算表明,這顆小行星的運行軌跡只是與地球“比較接近”。
計算得到證實后,阿波菲斯在都靈危險指數(shù)中的分級降為0,也就是降級成為諸多圍繞太陽運動的巖石之一。就像過氣的流行歌星一樣,阿波菲斯在歐洲空間局近地天體協(xié)調(diào)中心的“風(fēng)險清單”上被除名了——這份清單就好比是表明對地球存在潛在威脅的近地天體的排行榜。不過,按計算,阿波菲斯會在2029年4月13日周五以31 800多千米的距離與地球擦肩而過——這個距離比電視衛(wèi)星與有線電視的距離都近了。屆時,它會成為迄今為止離我們最近且最大的小行星,而且只用肉眼就能看到。索倫表示,雖然阿波菲斯現(xiàn)在的運行軌道還不足以引發(fā)我們的擔(dān)憂,但它最終奔向地球的軌道永遠要受到宇宙級不確定性的影響——這種不確定性有可能來自陽光的波動給小行星造成的輕微推力變化,也有可能是來自其他不可預(yù)測的引力現(xiàn)象。
這意味著,阿波菲斯將始終身處未來數(shù)代天文學(xué)家的關(guān)注名單上。索倫問道:“地球的潮汐力可以改變這顆小行星的形狀嗎?可以改變它的自轉(zhuǎn)速度嗎?我要采取觀望的態(tài)度。”
這就是我們大多數(shù)人知道的關(guān)于現(xiàn)代近地天體研究的情況。我們探測到某顆小行星——它可以是剛出現(xiàn)的,也可以是之前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)過的,只是出現(xiàn)在新地點。要是我們覺得它的運動軌道離地球很近,近到令我們不安,那我們就會給它一個令人警醒的危險等級,哪怕我們誰都不知道真實情況究竟如何。而媒體則通過煽動性的標(biāo)題和諸如《深度撞擊》(Deep Impact)等電影中的鏡頭加以回應(yīng)。然后,科學(xué)逐漸發(fā)揮作用,并確定這顆小行星撞擊地球的風(fēng)險微不足道。于是,人類世界就像所有漂浮在地球周圍的天體一樣,繼續(xù)原來的平靜生活。
然而,追蹤小行星與其說是一個絕對不確定的游戲,不如說是一個減少不確定性的游戲。這一次,阿波菲斯還只是一個錯誤警報,但等到它下一次接近地球時——那個時候,你、我,還有戴夫·索倫應(yīng)該都不在這世上了——我們這座宇宙級賭場里的概率又不一樣了。我發(fā)現(xiàn),有些人真的做著小行星撞地球的夢(而且做這個夢的人多于你的想象),因此,這個漫長的游戲的確很有吸引力。
2023年,我開始去見一些人,這些人每天都花很多時間思考一個看似在全球“需求層次”中位置相當(dāng)?shù)偷膯栴}。這個問題現(xiàn)在的確不那么緊迫,但它遲早會緊迫起來。這個問題就是:在現(xiàn)代世界中,無論是人為導(dǎo)致的,還是自然因素導(dǎo)致的,到底有多少其他威脅可以稱作毀滅級事件?
為此,科學(xué)家閉門熱烈討論多年,甚至在餐巾紙的背面描繪了一些新奇想法的草圖。他們正努力尋找解決這種威脅的方法,而且是字面上的正面迎戰(zhàn)。我不確定這究竟是科幻戰(zhàn)爭游戲——比如星際思維視角下的夢幻足球——還是一個終究充滿希望的跡象,表明人類世界在面對這類和其他迫在眉睫的威脅時,能夠通過集體智慧拯救自身。
按照美國宇航局的說法,我們的太陽系中目前已知有1 351 594顆小行星。這個數(shù)字公布在一家機構(gòu)的網(wǎng)頁上,緩慢但穩(wěn)定地增加著,就像工廠里那些“距上次事故XX日”的標(biāo)語一樣——畢竟,天文學(xué)家仍舊在廣袤的天空中不斷認證新的小行星。正如美國宇航局所說,這些“沒有空氣的巖石殘骸”大部分分散在所謂的“主小行星帶”中,也即火星與木星軌道之間的那片環(huán)狀小行星海洋。
在所有這些小行星中,大約有30 000顆被劃分為“近地天體”,這意味著它們的運動軌跡最近距地球僅有不到0.03個天文單位——大約45 000千米。在這30 000顆被劃分為近地天體的小行星中,大多數(shù)也只會安然無恙地與地球擦肩而過。不過,在過去的100年中,出現(xiàn)過兩次由流星引發(fā)的大氣爆炸,萬幸爆炸發(fā)生地的地理位置偏遠、人口稀疏,要是發(fā)生在城市區(qū)域,很可能會夷平整座城市,造成數(shù)十萬人死亡。然后就是那些體積小到無法計數(shù)的太空巖石。實際上,每天都會有大約100個手掌大小的此類巖石——我們可以稱之為“太空冰雹”——經(jīng)受住落入地球大氣時的高溫炙烤,最終撞擊地面。維也納大學(xué)行星撞擊研究和行星地質(zhì)學(xué)教授克里斯蒂安·科貝爾(Christian K?berl)說,由于引力效應(yīng),地球就處在“宇宙射擊場的中央”。
然而,就在不久之前,小行星的威脅還幾乎完全不在美國宇航局的關(guān)注視野內(nèi)。1980年,這個全球知名的航天機構(gòu)只知道51個近地天體。要是沒有那一小撮科學(xué)家和航空航天界的其他熱心人如此癡迷于那些漂浮在天空中的物體,小行星探測和防御事業(yè)可能永遠不會興起。
也是在那一年,林德利·約翰遜(Lindley Johnson)以天文學(xué)學(xué)士的身份從堪薩斯大學(xué)畢業(yè)。如今,他已經(jīng)成為美國宇航局行星防御協(xié)調(diào)辦公室的主管。我在采訪約翰遜時,他身穿一件藍色套頭衫,上面繡著一個引人注目的徽章,徽章上是一個站在城堡塔樓上的人,手持望遠鏡對著夜空?;照孪路接幸恍凶郑骸笆菚r候拯救世界了?!奔s翰遜告訴我,這件衣服是長期擔(dān)任《星際迷航》設(shè)計師的邁克爾 · 奧田(Michael Okuda)設(shè)計的。此時,約翰遜還微笑著說:“美國宇航局向來對這種標(biāo)志不感冒,但這次,他們破例了?!?/p>
剛從大學(xué)畢業(yè)時,約翰遜加入了美國空軍,從事太空監(jiān)視系統(tǒng)的工作。20世紀(jì)90年代初,亞利桑那大學(xué)天文學(xué)家湯姆·格里爾斯(Tom Gehrels)找到了約翰遜,希望他通過新的數(shù)字成像技術(shù)幫忙尋找小行星。同格里爾斯以及其他小行星獵人——比如天文學(xué)家吉恩(Gene)和卡羅林·舒梅克(Caroline Shoemaker)——的交流強化了約翰遜對追蹤小行星的興趣。他回憶當(dāng)時所想時說:“這真的是事關(guān)國家安全的重要議題。小行星撞擊地球可不只對某個國家而言是噩耗,對整個世界來說都是。”
此后不久,美國空軍希望委托他方做一項研究,看看到2020年時空軍需要具備哪些新能力。此時,約翰遜站了出來,表示美國空軍需要準(zhǔn)備好應(yīng)對小行星的威脅。對此,美國空軍的管理人員無動于衷,但約翰遜相當(dāng)堅持,并且寫下了“為行星防御做準(zhǔn)備”一文。他說:“當(dāng)時,幾乎沒有任何人授權(quán)我撰寫那篇文章,同事都覺得這太抽象了?!?/p>
1994年7月,小行星防御這項新生的運動迎來了一個重要時刻:舒梅克-列維9號彗星撞擊木星,并且化成了具有毀滅效果的碎片雨。這是人類第一次目睹宇宙天體與行星相撞。在這顆彗星化作的所有碎片中,有一片(“G碎片”)在木星表面留下了一個地球大小的撞擊坑。于是,一瞬間,天外來客的重大撞擊事件再也不只是存在于考古記錄中的事情(比如6500萬年前發(fā)生在尤卡坦半島致使恐龍滅絕的那次撞擊事件)了。當(dāng)時,《紐約時報》宣稱:“小行星對地球的威脅不再是一個玩笑了。”
1994年年末,美國國會要求美國宇航局搜尋并追蹤直徑在1千米以上的近地天體。1998年,任務(wù)擴大了,國會要求美國宇航局在2020年之前建立一個“探測、追蹤、編目并詳細描述”至少90%直徑大于140米的近地天體的項目。約翰遜也深度領(lǐng)導(dǎo)、參與了這項搜尋任務(wù)。然而,等到2020年這個截止日期過去之時,美國宇航局也只發(fā)現(xiàn)了模型預(yù)測應(yīng)該存在的所有小行星中的一小部分。對此,約翰遜說:“在苦苦搜尋了25年之后,我們也只完成了42%。按照目前的推進速度,還需要三四十年才能編完整個目錄?!?/p>
在希臘語中,小行星一詞意為“像恒星一樣的”,因為從很遠的地方看小行星,它們的確就像是恒星。尋找小行星的過程有點像是孩子們經(jīng)常玩的“找不同”游戲。麻省理工學(xué)院天文學(xué)教授理查德·賓澤爾(Richar Binzel)說:“你反復(fù)拍攝同一塊天空的照片,然后努力尋找有什么東西發(fā)生了移動?!彼€進一步解釋說,你得從那一片模模糊糊的光線軌跡中識別出小行星特有的“軌道元素”——一個由6部分構(gòu)成的坐標(biāo)集,不僅可以顯示目標(biāo)小行星的去向,而且還能通過與之前研究結(jié)果的“聯(lián)系”,判斷出它之前經(jīng)過的位置。另外,你觀測具體某顆小行星的時間越長——比如幾個月,要是幾年就更好了——就能更好地預(yù)測它的去向。賓澤爾把這個過程比作棒球外野手嘗試抓住飛來的球。“球棒擊出球后,外野手得做判斷,是要往內(nèi)場走,還是往外場走?一開始,結(jié)論并不明確,但隨著外野手看到越來越多球的運動軌跡,他就會越來越確信球的動向?!?/p>
1999年,賓澤爾參與設(shè)計了都靈危險指數(shù)系統(tǒng)。與衡量地震烈度的里氏分級和衡量颶風(fēng)強度的薩菲爾-辛普森分級一樣,設(shè)立都靈危險指數(shù)系統(tǒng)的初衷也是讓科學(xué)家能用一種不那么專業(yè)的語言向大眾傳達特定小行星的危險程度。都靈危險指數(shù)系統(tǒng)的分級為0~10。0級意味著完全沒有與地球相撞的風(fēng)險,或者即便進入地球大氣也會焚燒殆盡,不會落到地面上。而10級則意味著,你都不用麻煩跑到山上躲躲之類的,因為到那個時候,地球上所有的山大概都會沉到水下?,F(xiàn)在的情況是,每年都會有一些剛發(fā)現(xiàn)不久的小行星被評級為1級——這可能會讓你心跳加速,但實際上,1級僅僅意味著:“一種常規(guī)發(fā)現(xiàn),這種小行星即便近距離掠過地球,也不會造成特別嚴(yán)重的后果。”
隨著數(shù)據(jù)的積累,這些剛發(fā)現(xiàn)的小行星一般會被下調(diào)評級至0級。然而,實際情況往往是,在正式下調(diào)評級前,總有媒體會為了奪人眼球而撰寫一些聳人聽聞的新聞。這顯然會激怒以賓澤爾為代表的科學(xué)家。賓澤爾說:“基本上,每周都會有數(shù)個特斯拉汽車大小的小行星經(jīng)過地月系統(tǒng)之間的空間,這就是宇宙的運作方式。這些小行星從前是這樣,現(xiàn)在是這樣,未來也還會這樣,我們現(xiàn)在只是越發(fā)能識別它們了?!?/p>
馬里奧·尤里奇(Mario Juric)是全球頂尖小行星獵人之一。這位華盛頓大學(xué)天文學(xué)系教授曾對我說,小行星就是他現(xiàn)在從事天文事業(yè)的原因。高中時,尤里奇在克羅地亞薩格勒布的一所學(xué)校學(xué)習(xí)物理學(xué),偶然間接觸了當(dāng)?shù)氐囊粋€DIY天文學(xué)項目。按照尤里奇的說法,這個項目的宗旨是“走,我們一起去做望遠鏡,然后發(fā)現(xiàn)小行星”。加入這個項目之后沒多久,尤里奇就開始編制軟件自動尋找近地天體了。他說:“等到我轉(zhuǎn)入高年級時,就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾千顆小行星。而現(xiàn)在,曾經(jīng)的興趣愛好變成了職業(yè)?!?/p>
尤里奇在20世紀(jì)90年代開始搜尋小行星。當(dāng)時,已知的小行星大約只有10 000顆。1801年,意大利牧師朱塞佩·皮亞齊(Giuseppe Piazzi)在為恒星編目時發(fā)現(xiàn)了第一顆小行星谷神星(因為谷神星實在是太大了,天文學(xué)家后來又把它重新分類為矮行星)。尤里奇說:“自谷神星之后,我們花了幾百年才發(fā)現(xiàn)了10 000顆小行星。然后再花了大概30年,發(fā)現(xiàn)的小行星數(shù)量就上升到了130多萬?!?/p>
在未來幾年內(nèi),這個數(shù)字就很有可能飆升至500萬,這很大程度上要歸功于位于智利的薇拉·魯賓天文臺。這架主要工作為掃視整片天空的望遠鏡得名于因發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)等重要貢獻而出名的美國天文學(xué)家先驅(qū)薇拉·魯賓(Vera Rubin)。而尤里奇則是這個望遠鏡項目的主要推動者之一。薇拉·魯賓天文臺的技術(shù)極為先進,使用的數(shù)字照相機是目前全球范圍內(nèi)分辨率最高的。按計劃,它要開展一個名為“空間和時間遺產(chǎn)調(diào)查”的項目,為期10年。為此,薇拉·魯賓天文臺每3天就要掃視整片天空一次并做好相應(yīng)記錄。項目團隊報告稱,望遠鏡的正式科學(xué)運作將在2025年下半年啟動。有了這架新望遠鏡,尤里奇就能以前所未有的廣度和精確度給近地天體分類編目。
在推進這項工作的過程中,尤里奇獲得了小行星研究所(B612基金會的一個項目)的幫助。B612基金會得名于以安東尼·德·圣埃克蘇佩里(Antoine de Saint-Exupery)作品《小王子》(Little Prince)中虛構(gòu)的同名小行星。這個非營利基金會由前宇航員盧杰和拉塞爾·施韋卡特(Russell Schweickart)在2002年創(chuàng)辦,宗旨是密切關(guān)注地球安全,抵御來自天外來客的威脅。B612建立后收獲了許多支持者,其中包括皇后樂隊吉他手布萊恩·梅(Brian May)——他同時也是一位天體物理學(xué)家,在他的努力下,每年的6月30日被定為“世界小行星日”。
盧杰自結(jié)束宇航員生涯后就為谷歌地圖工作。他對我說,繪制準(zhǔn)確的街景地圖——比如為自動駕駛準(zhǔn)備的那種——與追蹤近地天體并沒有太大不同。他表示:“繪制地圖需要頻繁更新。從某些層面上說,大多數(shù)東西都不會改變,但每隔一段時間,總有些東西會改變。太陽系內(nèi)其實也是如此。不過,與繪制地面地圖不同,想繪制天上的星圖還是有一個重要區(qū)別,那就是所有天體都在運動——你考察的是它們的運動軌跡,而不是位置?!?/p>
讓繪制小行星分布圖變得更加復(fù)雜的是,這類天體可能會消失。盧杰說,這并不是因為“它們總是會大幅改變運動軌道”,而是因UYW9ohCpaG/QykUYEYO3zQ==為“在某些情況下,由于我們沒有在足夠長的時間內(nèi)得到有關(guān)這些小行星的足夠觀測結(jié)果,因而不能很好地估算它們的軌道”。另外,一旦某顆小行星脫離了我們的觀測視野,“它消失的時間越長,我們對在哪兒能再見到它的預(yù)測就越不準(zhǔn)確”。盧杰說,有一些我們曾經(jīng)知曉的小行星,但現(xiàn)在“任何望遠鏡都找不到它們”。
盧杰表示:“相當(dāng)多的小行星已經(jīng)找不到了。之所以出現(xiàn)這種情況,往往是因為一開始就沒有比較好地追蹤它們的軌道?!盉612希望解決這個問題,具體做法是把全世界望遠鏡過去和現(xiàn)在的觀測結(jié)果拼接起來,組成“一個龐大的統(tǒng)一數(shù)據(jù)集”。你觀測某顆小行星的時間越長,就能預(yù)測越久之后它的運動軌跡。因此,追蹤小行星就是一場終極漫長的游戲。
找到并追蹤對地球具有潛在危險的近地天體只是問題的一方面。不過——套用馬克思的話說——要是你不只想認識這個世界,還想改變它呢?或者,至少想改變小行星的運行軌道呢?
在過去幾十年里,科學(xué)家、工程師以及其他活躍在行星防御事宜中的專業(yè)人士一直在理論層面構(gòu)建干擾近地小行星運動軌跡的方法。一種武器就是所謂的“引力牽引器”,也就是派遣一艘宇宙飛船前往目標(biāo)小行星附近——不是為了摧毀小行星,而是就在小行星附近飛行,通過飛船自身的引力效應(yīng)把小行星牽引到新的軌道,就像是紐約港的拖船引導(dǎo)集裝箱船一樣,只不過場景換成了外太空。另一種武器是離子束“牧羊人”, 也即宇宙飛船朝小行星打去一道高速離子束(實際上,這種技術(shù)已經(jīng)投入使用,只不過是幫助人造衛(wèi)星保持在正確的軌道上),用足夠的力量撞擊小行星,就好像讓它裝配了離子助推器一樣。還有一些人提出了用激光轟擊小行星的想法——不是像游戲里那樣摧毀小行星,而是讓小行星的運行軌道偏轉(zhuǎn)。還有一種方案技術(shù)要求則要低得多,那就是用大型“彩彈”撞擊小行星——改變小行星的反射率,隨著時間的推移改變小行星的自轉(zhuǎn)。不過,哪怕只是直接擊中正在轉(zhuǎn)動的小行星也是一個相當(dāng)大的挑戰(zhàn)了。為此,一個研究小組提出“拴繩太陽帆”方案,一旦這種太陽帆附在了小行星上,就能相當(dāng)有效地控制后者。
然而,上述所有方法——大體上可以劃分為“猛撞”和“慢推”兩類——都沒有通過理論驗證階段。直到2021年,第一枚旨在讓小行星運動軌道偏轉(zhuǎn)的火箭發(fā)射之后,這一切才發(fā)生變化。那次任務(wù)的目標(biāo)是迪莫弗斯——一顆重達50億千克的小行星衛(wèi)星——它繞著另一顆更大的小行星迪迪莫斯運動。迪莫弗斯是這類小行星重定向任務(wù)的完美目標(biāo),因為它與地球之間的距離恰到好處:一方面足夠遠,萬一出了什么問題,也不會對地球產(chǎn)生任何后果;另一方面又足夠近,宇宙飛船可以相對快速地抵達。
在執(zhí)行任務(wù)的火箭發(fā)射升空近一年后的2022年9月26日,雙小行星重定向測試探測器——也叫“飛鏢”探測器——撞向迪莫弗斯。這是一場宇宙臺球。美國宇航局以無比正確的角度擊出主球,使它穿過太陽系后,準(zhǔn)確命中迪莫弗斯,并改變了后者的運行軌跡。這次撞擊是一項無比巨大的人類成就。約翰霍普金斯大學(xué)應(yīng)用物理學(xué)實驗室行星科學(xué)家南?!は牟兀∟ancy Chabot)總結(jié)說:“這是人類第一次移動小行星。這絕不是什么能輕松完成的小任務(wù)。從1100多萬千米遠的地方發(fā)射飛行器命中一顆以6.1千米/秒的速度高速移動的我們之前從未見過的小行星,必然是一項巨大挑戰(zhàn)?!?/p>
不過,飛鏢任務(wù)也有自身的局限性。小行星離地球越近,我們就需要讓它以更大的角度偏轉(zhuǎn),也就需要撞擊產(chǎn)生更大的力,但出于必要的安全考慮,迪莫弗斯距地球顯然不算近。另一個問題是,飛鏢探測器本身也不大、不重:它比1985年芝加哥小熊橄欖球隊那位著名的防守線球員還輕。要是一顆比迪莫弗斯大且重的小行星在更接近地球的位置上朝我們飛奔而來,我們要怎么辦?應(yīng)用物理學(xué)實驗室工程師安迪·里夫金(Andy Rivkin)解釋說:“那樣的話,我們就需要100個飛鏢航天器,甚至更多,因為很有可能會有一些航天器沒法準(zhǔn)確命中目標(biāo)。”
美國宇航局艾姆斯研究中心資深天體生物學(xué)家克拉布·沙夫(Caleb Scharf)在為《鸚鵡螺》雜志撰寫的文章中寫道,即便是像飛鏢任務(wù)這樣——“40億年來,人類首次主動對太陽系結(jié)構(gòu)做有針對性的重大工程改造”——相對小規(guī)模的嘗試也可能會導(dǎo)致一些“完全無法預(yù)見的軌道動力學(xué)突發(fā)問題”。就和高水平臺球一樣,你可能順利讓8個球落袋,但最后卻無法控制主球,導(dǎo)致功虧一簣。
通過人為手段令小行星運動軌道偏轉(zhuǎn)現(xiàn)在已經(jīng)成了技術(shù)現(xiàn)實。不過,在面對已知威脅時,我們——這里指的是那些掌握了空間技術(shù)的富庶國家——能否拿出足夠的集體組織和政治意愿,攜手合作、共同防御?氣候變化議題的殘酷現(xiàn)實表明,即使我們對客觀存在的某些實際危害達成了科學(xué)共識,那也不會自動讓各個國家采取有效應(yīng)對策略。
無論我們掌握了何種可以“擊飛”乃至摧毀朝地球飛奔而來的小行星的技術(shù)手段,仍有許多因素——尤其是政治因素——需要迅速且妥當(dāng)?shù)亟鉀Q,并且是在國際合作的前提下。為了應(yīng)對上述場景,一個名叫“小行星防御會議”——大家都習(xí)慣用它的英文縮寫“PDC”——的組織從2004年開始每兩年召開一次會議,討論小行星撞地球這個在統(tǒng)計學(xué)上不太可能發(fā)生但實際完全可能出現(xiàn)的問題。
2023年春天,最近一次PDC會議在奧地利維也納召開,我也去了。在聯(lián)合國總部D會議室,美國宇航局近地天體觀測項目負責(zé)人凱利·法斯特(Kelly Fast)向參會所有聽眾宣布,美國宇航局已經(jīng)探測到一顆小行星——編號為2023PVC——有1%的概率會在2036年10月22日撞擊地球。
聽到消息后,在場的聽眾——由150名科學(xué)家、災(zāi)害反應(yīng)管理人員、法律專家、前宇航員、倫理學(xué)家構(gòu)成——鴉雀無聲,只看到手指在筆記本電腦鍵盤上翩翩起舞。他們圍坐在半圓形向外輻射的長桌旁,每個位置都配備了同聲傳譯耳機,有些位置上還貼著國家名字。這個會議室的鑲板用的是斯堪的納維亞式的金色木材,散發(fā)著一種程序式氣息,或許還透著一些類似過去審判戰(zhàn)爭罪時的微妙氛圍。會議室外,一群戴著徽章的訪客通過角落里一扇高高的窗戶向下觀察著會議室內(nèi)的情況。
法斯特特別指出,最有可能遭到2023PVC直接襲擊的區(qū)域從南太平洋一直延伸到南印度洋,同時,北美、歐洲和非洲的大片區(qū)域也在撞擊區(qū)內(nèi)。法斯特說:“如果撞擊真的發(fā)生,那影響至少是區(qū)域性的,甚至可能是洲際性的?!辈贿^,她還補充說(或許是為了安慰):“1%的撞擊概率意味著它有99%的概率不會撞地球?!?/p>
然而,真正讓美國宇航局——以及包括國際小行星預(yù)警網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)合國外層空間事務(wù)辦公室、空間任務(wù)規(guī)劃咨詢小組在內(nèi)的各個政府附屬機構(gòu)以及各大私人財團——警惕的是2023PVC的大小。美國宇航局噴氣推進實驗室地球觀測項目領(lǐng)導(dǎo)人保羅 · 喬達斯(Paul Chodas)對此發(fā)表了自己的看法。他說:“2023PVC的直徑大概在220~660米之間。要是它本身比較昏暗,或者說不反射太多太陽光的話,實際大小還可能比這個范圍大得多。這樣一顆小行星撞擊地球,爆炸當(dāng)量在5400萬噸~55億噸之間。”作為對比,廣島原子彈的爆炸當(dāng)量不過是1.5萬噸——相比2023PVC,可以說幾乎就是統(tǒng)計誤差了。
美國宇航局艾姆斯研究中心研究小行星撞擊風(fēng)險的洛里安·惠勒(Lorien Wheeler)在會議上告訴聽眾,如果2023PVC真的撞地球,無論是強烈的地面撞擊還是低空爆炸“預(yù)計都會造成破壞性極強的沖擊波和火災(zāi)”。她還補充說,考慮到2023PVC的大小,“破壞的嚴(yán)重程度可能會導(dǎo)致人類無法生存”。而且撞擊發(fā)生之后情況也很難好轉(zhuǎn),因為氣體、氣溶膠以及其他物質(zhì)會進入地球大氣層。劍橋大學(xué)生存風(fēng)險研究中心研究員勞拉·馬尼(Lara Mani)說:“2023PVC撞地球后,氣候循環(huán)方面的反饋幾乎就是即時的。那就是撞擊冬天。”
到那個時候,世界在一杯咖啡的時間里就結(jié)束了。會議茶歇時分,我們在走廊里一起喝深烤咖啡,小行星防御會議的創(chuàng)始人比爾·艾勒(Bill Ailor)告訴我,這次會議其實是臨時發(fā)起的。艾勒在21世紀(jì)初曾為美國私人航空航天公司工作過。他說,那個時候,“有一位美國空軍的將軍找到他們,說了一大堆,大意是,假設(shè)真的有一顆小行星正朝地球飛奔而來,我們能做點什么?”在小行星防御會議的開幕式上,有人問,要是真的發(fā)現(xiàn)了那么一個嚴(yán)重威脅,要怎么提請白宮方面注意。艾勒表示:“以前,我們根本做不到,但現(xiàn)在可以了?!?/p>
茶歇結(jié)束,與會者回到D會議室后討論起了應(yīng)對2023PVC的方案。美國宇航局戈達德空間中心工程師布倫特·巴比(Brent Barbee)指出,考慮到2023PVC的大小,我們需要發(fā)射1300枚“獵鷹”重型火箭——SpaceX的標(biāo)志性產(chǎn)品——才能讓這顆小行星改變運行軌道。只要2023PVC軌道的改變程度有少許欠缺,它就有可能一頭扎進海洋里,進而引發(fā)災(zāi)難性的海嘯。
正是考慮到一絲一毫的偏差都有可能導(dǎo)致災(zāi)難,歐洲空間局行星防御專家德特勒夫·考奇尼(Detlef Kochny)呼吁使用“核選項”——利用核武器爆炸產(chǎn)生的威力大幅改變小行星的運動方向。實際上,早在冷戰(zhàn)最為嚴(yán)重的時期,人們就一直在思考使用核武器應(yīng)對小行星的方案。1967年,在一次“系統(tǒng)工程”練習(xí)中,麻省理工學(xué)院的一位教授召集了一次研討會,在理論驗證階段討論了通過核武器手段應(yīng)對小行星1566伊卡洛斯的方案——按照當(dāng)時的預(yù)計,這顆小行星會在1968年“近距離掠過”地球(兩者最近的距離也比地月距離遠38倍)。與會的研究人員提出,當(dāng)時正在建造當(dāng)中的6枚土星火箭,每枚都攜帶1億噸當(dāng)量的核爆炸物,直接轟擊小行星1566伊卡洛斯,應(yīng)該就能改變它的軌道——這個方案本身就有點不切實際,因為當(dāng)時美國兵工廠內(nèi)最大的核武器也不過是2500萬噸當(dāng)量。另外,核武器方案還有一個非常大的問題:它不符合法律。
喬治城大學(xué)法律學(xué)教授大衛(wèi)·柯普洛(David Koplow)說:“如果你對行星防御方案的構(gòu)想包括了核武器,那你就有問題了。要是你沒有一個靠譜的律師,還是不要越過這條線為好?!?/p>
不過,白宮科技政策辦公室主任助理馬特·丹尼爾斯(Matt Daniels)說,在經(jīng)過幾十年相對不溫不火的狀況后,“行星防御議題已經(jīng)進入了一個拐點”。2024年,歐洲空間局將會發(fā)射一枚名叫“赫拉”的探測器,它在發(fā)射升空后會自動與迪莫弗斯會合,對飛鏢探測器的殘骸做事后分析,從而將“這個大規(guī)模實驗轉(zhuǎn)變?yōu)橐豁椧子诶斫獠⑶铱梢灾貜?fù)的行星防御技術(shù)”。另外,美國宇航局也會在2024年發(fā)射近地天體勘測者紅外空間望遠鏡,位于智利的巡天望遠鏡也會建成——這兩個學(xué)界期待已久的儀器會大大加快我們觀測并記錄對地球具有潛在威脅的小行星的進度。美國和日本聯(lián)合研制的宇宙飛船則滿載著小行星樣本返回地球。總的來說,各方對行星防御事宜的重視程度的確發(fā)生了巨大變化,曾經(jīng)在國家實驗室小房間里展開的邊緣話題聚會,如今看上去更像是討論近地天體事宜的達沃斯論壇。
那么,行星衛(wèi)士們掌握的拯救地球的技術(shù)手段是否也已經(jīng)得到了相同程度的提高?美國宇航局行星防御協(xié)調(diào)辦公室主管約翰遜表示:“小行星撞地球的風(fēng)險沒有任何改變?,F(xiàn)在威脅著地球的那些小行星100萬年前就在那兒了。真正改QYPKNd7FEEQ+MRarqt1SZevXR73uIOdDMCpUQPUpoCA=變了的,是我們對這種風(fēng)險的認識?!绷硗?,這種認識還需要很長時間才能滲透到全社會。他說:“燈不會突然亮起來,然后,大家才會明白納稅人的錢就應(yīng)該花在這樣的事上?!庇钪媾紶枙蛭覀儝伋鲆粋€提醒,這也沒什么大不了的。
我參加完維也納的會議回到新澤西麥迪遜的家中幾周后,一顆流星——有媒體稱其為一塊“芒果大小的石頭”——砸穿了新澤西霍普韋爾一處房屋的屋頂,然后在碰到地面后又反彈上去,在屋頂上又砸開了一個洞。這塊有45億年歷史的“石錘”——當(dāng)天外來客的碎片擊中人造物體時,人們往往會稱其為“石錘”——“著陸”的地點距我不過1小時車程,這在宇宙尺度上只不過是普朗克尺度罷了。這個來自外太空的腳注似乎可以作為2023年這次小行星防御會議的尾聲:雖然我們巡視天空的能力越來越強,但永遠也無法確保天上不會有任何東西掉下來。
資料來源 Nautilus
本文作者湯姆·范德比爾特(Tom Vanderbilt)是一位科學(xué)作家,著有多部暢銷圖書