隱藏在太陽光中的小行星想象圖（圖片來源：NOIRLab）

今年初，小行星 2024 YR4可能在2032年撞擊地球的消息刷屏，不過幸好隨著觀測數(shù)據(jù)的更新，撞擊的概率大幅降低。

實際上，過去二十年來，科學(xué)家在搜尋環(huán)繞太陽、距離地球不超過1.3個天文單位的近地小行星方面取得了長足進展。為了保衛(wèi)地球，全世界的天文學(xué)家們都在夜以繼日地掃描天空，希望能盡早發(fā)現(xiàn)并追蹤這些“不速之客”。

但現(xiàn)在，一項最新研究發(fā)出了一個令人不安的警告：我們可能一直忽略了金星軌道附近一大群對地球構(gòu)成潛在威脅的小行星，原因很簡單——它們躲在耀眼的太陽光里，太難被發(fā)現(xiàn)了。

目前，這項由巴西圣保羅州立大學(xué)天文學(xué)家進行的研究已經(jīng)在學(xué)術(shù)期刊《天文學(xué)與天體物理學(xué)》（Astronomy & Astrophysics）上發(fā)表。

太陽動力學(xué)天文臺拍攝的金星凌日圖像。（圖片來源：NASA）

金星軌道上的“隱形艦隊”

太陽系的大部分小行星都位于主小行星帶，這是一個位于火星和木星軌道之間的小行星的密集區(qū)域，據(jù)估計其中存在著50萬顆小行星。

但此次天文學(xué)家關(guān)注的這群“隱形殺手”，運行在地球與太陽之間，與金星的軌道非常接近。天文學(xué)家將它們稱為“金星共軌小行星”。

共軌小行星并非圍繞金星本身運行，而是與金星一同繞太陽運行——有時在金星前方運行，有時在金星后方運行，有時以復(fù)雜的模式與金星軌道交叉。

位于火星和木星軌道之間的小行星帶示意圖(圖片來源：維基百科)

為什么它們?nèi)绱穗y以被發(fā)現(xiàn)？

因為這些小行星位于地球軌道的內(nèi)側(cè)，所以要觀測它們，天文學(xué)家就必須朝著太陽的方向看。而它們反射的那點微弱的陽光，完全被太陽自身刺眼的光芒所淹沒了。

負責此項研究的巴西圣保羅州立大學(xué)的天文學(xué)家認為，有一批具有潛在危險的小行星，但用現(xiàn)有的望遠鏡無法探測到。

位于金星軌道內(nèi)的小行星2025 SC79，繞太陽一周僅需 128 天，是太陽系中軌道速度第二快的小行星（圖片來源：卡內(nèi)基科學(xué)研究所）

你可能會說，既然它們在金星軌道上，離地球那么遠，有什么好擔心的？

問題在于，這些鄰居的“脾氣”非常不穩(wěn)定。目前已知的20顆金星共軌小行星，其軌道都高度混亂，平均每1.2萬年就會發(fā)生一次劇烈變化，科學(xué)家們只能可靠地預(yù)測它們未來約150年的軌道。

這意味著，在某次隨機的軌道變動中，一顆原本穩(wěn)定運行在金星軌道附近的小行星，可能會突然“脫軌”，向地球靠近，甚至穿越地球的軌道，構(gòu)成實實在在的撞擊風險。

而目前發(fā)現(xiàn)的這20顆，可能只是冰山一角，代表著一個更龐大的“隱形艦隊”。

研究人員認為，在這群小行星中，可能隱藏著直徑約300米的“大家伙”。它們可能形成3至4.5公里寬的隕石坑，釋放出相當于數(shù)百兆噸TNT的能量。它們一旦撞擊人口稠密地區(qū)，將引發(fā)大規(guī)模的災(zāi)難。

不同偏心率的軌道示意圖，偏心率為0時軌道形狀為圓形，偏心率越高則軌道形狀更扁（圖片來源：維基百科）

如何找到這些“隱形殺手”？

目前，科學(xué)家之所以能發(fā)現(xiàn)那20顆小行星，是因為它們的軌道偏心率比較高（即軌道的橢圓形狀更扁）。這意味著，它們有時會跑到離金星和太陽較遠、離地球較近的位置，讓科學(xué)家有機會在黃昏時分（當太陽剛剛落到地平線以下時）瞥見它們的身影。

但那些軌道更“圓”、更靠近金星的小行星，就幾乎完全“隱形”了。

位于智利安第斯山脈的帕穹山之巔的魯賓天文臺，它的望遠鏡擁有史上最大相機，高達32億像素。（圖片來源：魯賓天文臺官網(wǎng)）

研究人員還探討了薇拉·魯賓天文臺（Vera C. Rubin Observatory）能否觀測到這些“隱形殺手”。魯賓天文臺今年7月首次投入使用，其望遠鏡擁有迄今最大的相機，高達32億像素，但即便如此其觀測工作還是會受到太陽光干擾以及低仰角條件的制約。

模擬顯示，魯賓天文臺只能在每年特定的時間窗口，才能捕捉到這些“隱形殺手”中的一部分，但研究人員認為這還遠遠不夠。要解決這個行星防御的“盲點”，最好的辦法可能是在金星附近部署一個專門的空間望遠鏡，才有可能發(fā)現(xiàn)所有剩下的“隱形潛在危險小行星”。

小行星防御全球在行動

盡管目前要發(fā)現(xiàn)金星軌道上的這些潛在威脅還存在困難，但包括我國在內(nèi)的全球主要航天國家早已在積極構(gòu)建小行星防御體系。

美國建立了以地基觀測為主、天基監(jiān)測為輔的完整防御網(wǎng)絡(luò)，掌握了全球約98%的小行星編目數(shù)據(jù)，并通過“雙小行星重定向測試”（DART）任務(wù)，在2022年9月首次成功實現(xiàn)“動能撞擊防御驗證”。

2022 年 10 月 8 日，哈勃太空望遠鏡的照片顯示，在DART撞擊后約12天時，小行星“迪莫弗斯”噴發(fā)出的碎片形成了長長的尾巴（來源：NASA）

歐空局在2013年成立行星防御辦公室，推進監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和處置研究；俄羅斯、日本等國也建有多臺專用望遠鏡參與國際監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。整體上，全球防御體系以地基監(jiān)測為基礎(chǔ)，正在向天地協(xié)同、在軌處置方向發(fā)展。

我國自2018年加入國際小行星預(yù)警網(wǎng)以來，已形成由中國科學(xué)院紫金山天文臺、冷湖巡天望遠鏡、“中國復(fù)眼”雷達等組成的多層次監(jiān)測體系，實現(xiàn)常態(tài)化巡天觀測與接力預(yù)警。

未來，我國還將實施動能撞擊演示任務(wù)，驗證小行星軌道改變技術(shù)，計劃構(gòu)建“動能撞擊為主、多技術(shù)互補”的在軌處置能力，逐步完善天地一體化監(jiān)測、預(yù)警與防御體系，為全球行星防御貢獻中國力量。

作者：劉允

審核專家：北京天文館研究館員 李昕

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