飛來橫禍!來自外太空的撞擊威脅

2013年車里雅賓斯克小行星撞擊事件。進入大氣層後在天空中的亮度甚至比太陽還要亮,成為耀眼的火流星。圖片出處 Aleksandr Ivanov [1]

2020年9月18日,一顆公車大小的天體從地球旁邊掠過。如此驚險萬分的事件似乎沒有引來太多注目。根據觀測,這些離地球特別近的小天體高達數萬個,宇宙並沒有想像中的空蕩。人類雖然持續的在監控這些可能的外來威脅,卻也沒辦法完全避免。2013年的車里雅賓斯克小行星 (Chelyabinsk meteor) 撞擊事件就是最好的例子。

撰文/許世穎

●近地天體與巴勒莫撞擊危險指數

2020年9月18日晚間7點13分 (11:13 UTC) ,一顆名為2020 SW的天體從地球身邊驚險掠過。這顆天體的直徑據估計與一輛公車差不多大 (約4至9公尺),離地球最近的距離不到3顆地球的直徑 (約2萬8千500公里) [2]。看似如此驚險的天文事件,卻沒見到太多新聞報導,難道不危險嗎?

這類會驚險掠過地球 (最近距離小於1.3天文單位)繞行太陽的天體稱為「近地天體 (Near-Earch Objects,簡稱為NEOs)」[3]。近地天體多半為小行星或彗星。美國國家航太總署 (NASA) 的近地天體研究中心 (Center of Near-Earth Object Studies,簡稱為CNEOS) 的網站中可以查詢到曾掠過、或是推估可能掠過地球的近地天體 [2]。光是過去一年內,就有另外4顆比2020 SW更貼近地球的天體經過。其中一顆2020 QG甚至就在上個月 (8月16日) 以不到一顆地球直徑的距離與地球擦身而過。可以發現,其實近地天體並不算少見 (圖1)。其中距離特別近、尺寸特別大,因此特別可能具威脅性的則另外稱為「潛在危險天體 (Potentially Hazardous Object)」。光是其中的小行星就有1000多顆,軌跡畫出來真的嚇人 (圖2)!

圖1:近地天體分佈示意圖。每一個點都是一個近地天體的位置,截至2018年大約有18,000個。圓圈則代表各個行星的軌跡路線,地球則為白色的圈。圖片來源:NASA/JPL-Caltech

 

圖2:淺在危險小行星 (Potentially Hazardous Asteroid) 的軌跡圖。每一條線代表一顆淺在危險小行星的軌跡。中央黃點為太陽。幾個特別標出名字的圓形軌跡為行星的軌跡,地球軌跡則特別以白色表示。 圖片來源:NASA/JPL-Caltech

針對這些可能撞擊地球的近地天體,可以利用巴勒莫撞擊危險指數 (Palermo Technical Impact Hazard Scale) 來估計威脅的程度 [4]。巴勒莫撞擊危險指數的內涵是發生撞擊的機率取對數,數字越大代表威脅可能性愈大。對大多數的近地天體而言這個數字都是負值,介於-2至0之間的天體則會被列入觀察名單,而大於0的天體則需要進一步的注意與評估。CNEOS的哨兵系統 (Sentry) [5] 會自動監控所有觀測到的近地小行星,並將未來100年內可能造成威脅的天體列入哨兵風險表 (Sentry Risk Table) 當中。通過更多計算、觀測、評估之後,降低威脅可能的天體也會從這個清單當中移除。目前在該表中危險指數最大的是-1.42的 (29075) 1950 DA,大小足足有1.3公里,但預估離地球最近的時候卻在遙遠的西元2880年3月。雖然有著這麼多的近地天體在地球附近,但發生威脅的機率實在是不高。偶爾有鄰居經過,反而是觀測的好時機呢!

●車里雅賓斯克小行星撞擊事件

即便有著這個哨兵系統,也不代表所有的近地天體威脅都能夠提早被預測。大多這類的天體的尺寸都很小、亮度很黯淡,望遠鏡沒有辦法同時對著整片天空的每一個點觀測這麼黯淡的天體。

車里雅賓斯克小行星 (Chelyabinsk meteor) 撞擊事件--甚至是近年來最大規模的外來天體撞擊事件--並沒有被NASA事前觀測到 [6]。車里雅賓斯克小行星撞擊事件約在2013年2月15日台灣時間早上11點15分 (03:15 UTC) [7]。這顆隕石大小約20公尺,以每秒1 9公里左右的速度進入俄羅斯的大氣層範圍。與大氣層摩擦產生的燃燒讓它在天上看起來甚至比太陽還要亮 (特色圖片)!這顆隕石在空中留下了壯麗的蒸氣尾 (圖3)、爆炸了三次,最後分裂成數個碎塊、主要散落在切巴克爾湖一帶 (Lake Chebarkul)。這個事件的破壞力相當於44萬噸的TNT炸藥,在空中產生的衝擊波震碎了附近的房屋窗戶,並造成了超過1400人的受傷。

 

圖3:車里雅賓斯克小行星在天空中產生的蒸氣尾。於事件200公里外所攝。圖片出處 Svetlana Korzhova [7]

隕石撞擊所能帶來的衝擊是超乎想像的。在車里雅賓斯克小行星撞擊事件後,有關防衛近地天體可能帶來的威脅獲得了更大的重視。NASA也開始發展小行星衝擊預警系統 (Asteroid-Impact Early-Warning System),成員包含聯合國的國際小行星警示網絡 (International Asteroid Warning Network)。這套系統也成功地在2017年測試成功 [8],得以從早期的觀測資訊來預判將來的威脅。雖然不可能百分之百躲過所有的近地天體威脅,但相信天文學家能從一次次的觀測資訊當中獲得更多的資訊、讓人類能儘早做出反應,避開飛來橫禍。

 

參考資料:

  1. Wikipedia Chelyabinsk meteor
  2. NASA/JPL CNEOS
  3. Wikipedia Near-Earth Object
  4. NASA/JPL CNEOS Palermo Technical Impact Hazard Scale
  5. NASA/JPL CNEOS Sentry: Earth Impact Monitoring
  6. NASA Why Wasn't the Russian Meteor Detected Before it Entered the Atmosphere?
  7. Svetlana Korzhova (WebCite copy), CC BY-SA 3.0
  8. NASA Five Years after the Chelyabinsk Meteor: NASA Leads Efforts in Planetary Defense
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