小行星处理分手的效果比我们想象的要好

如果科学家发现一颗巨大的小行星正朝地球飞来，某个地方的某个人会想起他们观看世界末日的美好时光，并建议我们把它炸掉。虽然有很多理由可以证明这种做法非常荒谬，但现在我们又多了一个理由把这种策略扔进垃圾箱。在《伊卡洛斯》新一期发表的研究结果中，一组研究人员发现，城市大小的小行星可能比我们最初想象的要坚硬得多，这打消了将这种岩石变成一堆无害瓦砾的想法。

并非所有小行星都是一样的。据约翰霍普金斯大学材料科学家、新研究的主要作者 KT Ramesh 称，虽然重力可以很好地将大型天体塑造成坚硬的球体，但小尺寸的物体的偏心率要大得多。重力不一定足够强大，可以将小行星大小的物体塑造成球体，因此它们往往具有不同的形状和大小。很少有案例比 2014 MU69 这个曾经是保龄球瓶、曾经是雪人、现在变成双层煎饼形状的物体更能体现这种奇怪现象。

此外，这里还有一个年龄因素。“我们倾向于这样想，”拉梅什说，“随着时间的推移，所有小行星都可能被其他小行星撞击。如果它们已经存在了几十亿年，那么它们就被撞击了很多次。”因此，如果它们受到的撞击足够猛烈，它们就会被多次破碎。然后重力会将这些碎片重新组合在一起，这个过程会一次又一次地发生。“我们倾向于称这些东西为‘碎石堆’”，它们拥有松散的风化层和破碎的内部结构。

如果一大块较大的小行星只不过是快速移动的碎石堆，那就意味着如果我们发现自己正面临碰撞，它们应该很容易爆炸——对吗？但我们只有很少的机会通过直接观察来真正研究小行星。我们并不完全了解这些十亿年前的岩石的内部和表面结构，“碎石堆”理论适用的尺寸范围，以及彻底摧毁一颗小行星需要多少能量。因此，拉梅什和他的团队决定做科学家们在 21 世纪已经习惯做的事情：他们模拟了一颗 25 公里长的小行星被一颗以每秒 5 公里的速度在太空中巡航的 1 公里长的小行星撞击的场景。

用于模拟和描述小行星撞击的计算机建模并不是全新的，但它与之前模型的不同之处在于“一种描述岩石运动的新方式”，Ramesh 说。“这个模型实际上很好地捕捉到了裂缝的速度以及其后果。”小行星裂缝可以以每秒几公里的速度移动，但它们在岩石中的移动和传播方式以及如何穿过岩石的缺陷也存在限制。新模型考虑了这些模式。此外，该研究的模型还结合了一种以前从未在行星科学中使用过的模拟固体和流体的计算技术，称为“物质点方法”。“事实证明，这是一种将撞击效应与重力效应结合起来的非常好的方法，”Ramesh 说。

在模拟撞击中，较大的小行星并没有像之前预测的那样完全破碎。它确实受损了，但裂缝并没有像人们想象的那样剧烈扩展，重力能够很好地将各个碎片粘在一起。

“它们的破碎方式和我们想象的不一样，”拉梅什说。“现在我们知道这需要很长时间才能发生。最终的结果是，这些物体（在受到撞击后）可能会受到严重损坏，但不会破碎。”

暂时不要对世界的黑暗命运感到忧郁。模拟提供的是估计，而不是预测。“我们只是没有足够的信息来了解大多数小行星的成分、它们当前的结构以及密度如何变化，”拉梅什说。“我们真的需要更多数据。”目前的任务，如隼鸟 2 号和 OSIRIS-REx，将进一步揭示小行星的成分，但我们需要更多像 NASA 的双小行星重定向测试 (DART) 这样的任务，以便更好地研究这些岩石的内部结构，然后我们才能真正了解如何评估小行星的威胁——以及我们可以做些什么来保护自己。

从根本上讲，试图摧毁小行星并不是一个特别明智的举动。“你肯定不想尝试电影中那样把这些东西炸掉，”拉梅什说。“这不会有太大帮助。”试图摧毁一颗小行星可能只是把它分解成多个碎片，每个碎片都对地球有害。“你真正想做的是把小行星移开。”偏转是游戏的名称。

桑迪亚国家实验室前科学家、小行星日专家组主席马克·博斯洛认为，新研究的小行星模型比以前的模型更加稳健和复杂，并认为许多小行星不仅仅是碎石堆，而且拥有更坚固的核心这一观点“在原则上是一个可测试的想法”。

不过，他提醒说，这项研究模拟的单个 25 公里长的小行星在实际应用中并不完全现实。“我们只知道其中一颗是近地天体。所以我不确定这项研究是否真的适用于行星防御，因为它并没有真正缩小到更小的小行星。”前宇航员、B612 基金会联合创始人 Ed Lu 指出，大多数行星防御专家担心的“城市杀手”小行星直径约为 30 至 100 米。25 公里长的城市大小的物体“极其罕见”。

然而，如果结果确实适用于较小的小行星，博斯洛实际上认为这些发现是个好消息。“如果我们提前发现小行星，并真正实施偏转，这意味着我们可以用足够大的力气撞击它，让它不撞上地球，但不会破碎。”

虽然对行星防御的影响值得考虑，但拉梅什认为，这些发现可能与未来机器人和人类对小行星本身的探索更相关。“以小行星采矿为例，”他说。“你需要有能力从小行星上提取材料，这就引出了一个问题：你需要了解小行星表面和结构的哪些信息才能做到这一点。”

这是一种更为现实的分析结果的方式。我们为避免灭绝级小行星撞击而采取的拯救策略都还停留在科幻理论阶段。目前还没有神奇的太空枪或重力牵引器来推开威胁。我们所能期望的最好结果是，我们的核导弹阵列可能——可能——只是将小行星推向一点，让它完全或至少大部分避开我们。真的，我们或许只能希望我们不会全部死于小行星撞击之后。

目前，NASA 行星防御协调办公室唯一的直接目标是尽可能多地识别和跟踪威胁性近地物体。然后，我们才有可能决定如何应对向我们飞来的物体。

“最重要的是真正找到这些物体，”博斯洛说道。“如果我们找不到它们，我们就无能为力了。”