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我國小行星觀測能力日益提升 茫茫星河間緊盯“不速客”

http://dailynews.sina.com   2020年03月26日 18:35   中國新聞網

我國小行星觀測能力日益提升,參與國際合作貢獻力量

茫茫星河間 緊盯“不速客”(解碼)

  核心閱讀    

  觀測最直接的目的是保衛地球的安全,同時也能爲研究地球的演化歷史提供豐富資料,爲近地空間資源探索提供可能。隨着我國觀測水平的提升以及國際合作的不斷加深,未來,我們能更精準地發現這些近地小行星,守護自己的家園。

  近一個月,中國科學院紫金山天文臺近地天體望遠鏡連續發現3顆近地小行星:2月26日發現的2020 DM4,是一顆直徑近160米的“潛在威脅小行星”。根據軌道計算,它將於今年5月初飛掠地球;3月17日在六分儀座方向發現的2020 FD2直徑約爲26米,已於發現前兩天在32.8萬公里處飛掠地球;3月19日發現的2020 FL2直徑約爲20米,於3月23日凌晨在約14.4萬公里處飛掠地球,這也是迄今紫臺近地天體望遠鏡發現的與地球軌道距離最近的近地小行星。

  它們是在茫茫星河間,與地球擦肩而過的無數小行星的代表。發現它們、監測它們,並進行預警,是全球科學家們的一項長期工作目標。

  從數量到精度,觀測水平不斷提高

  面對“不速之客”的造訪,必須在小行星“發現”地球前就找到它們,這才有可能提前進行精確預警並採取防禦措施。

  紫金山天文臺副臺長毛瑞青介紹,紫金山天文臺具有觀測小行星的悠久歷史。1928年,留美學生張鈺哲發現了“中華星”,這是中國人首次觀測發現的小行星。學成歸國後的張鈺哲擔任紫金山天文臺臺長,開創了我國小天體的觀測研究工作。

  從上世紀50年代到80年代,我國主要利用紫金山上的一架40釐米雙筒折射望遠鏡,開展小行星的觀測和研究。當時的觀測手段是底片觀測,觀測極其辛苦,處理流程也非常複雜繁瑣,但也創造了一個輝煌的時期,發現一大批小行星和彗星,我國第一次近地小行星的觀測就在當時完成。

  到了上世紀80年代末,隨着城市燈光的亮化,需要尋求更好的站址和設備來延續這一工作。北京天文臺接過了接力棒,在興隆觀測站利用60/90釐米的施密特望遠鏡進行觀測,並引入了電子成像、計算機處理技術等,觀測到多顆中國首次發現的近地小行星。

  紫金山天文臺也在推進近地天體望遠鏡建造和盱眙天文觀測站建設。2006年10月,近地天體望遠鏡正式運行觀測,成爲國際小行星聯測網中有影響的觀測利器,每年在該領域的400多個觀測計劃中觀測量名列前十,並在數據量前十的觀測計劃中數據精度最高。最近密集觀測到的3顆近地小行星,就是利用這臺國產近地天體望遠鏡實現的。經過10多年的發展,它已成爲一個可遠程控制的、視場達到9平方度的巡天觀測望遠鏡,實現了海量觀測數據的近實時處理,提高了望遠鏡對近地天體的巡天發現能力和其他瞬現天體如超新星等的探測能力。

  紫金山天文臺近地天體望遠鏡團組首席研究員趙海斌介紹,世界各國的科學家們監測小行星的手段還包括紅外觀測、雷達測量和空間探測,這些也將是這一學科領域未來發展的重要方向。

  從預警到利用,監測帶來多項意義

  發現和監測小行星,最直接的目的就是保衛地球家園的安全。

  趙海斌說,觀測發現近地小行星之後,通過進一步監測並精確定軌,可以分析其軌道特性,評估撞擊概率,預測隕落地球的時間、地點,然後基於對其材質結構等物理性質的研究,評估可能發生的碰撞事件對地球環境和人類生存安全的危害程度。

  直徑10米以下的小行星經過大氣層時基本被燒蝕了;部分小行星燒蝕後會有隕石落到地面。小行星和地球都有自己的運行軌道,當二者的軌道相交,就有可能存在潛在威脅。但軌道運行的參數,受制於觀測數據的影響,也會存在精度上的誤差。例如,2004年6月發現的“阿波菲斯”小行星,一開始曾被測算出2029年撞擊地球的概率高達2.7%。此後,經過長期的觀測,目前已經消除了該小行星2029年撞擊地球的概率。而前段時間觀測到的2020 DM4小行星,預計會在今年5月初於735萬公里外與地球交會。研究團隊表示,將會持續監測這顆小行星,不斷修正觀測,以提供更精確的軌道數據。

  這些年,多國科學家都在研究討論防禦小行星撞擊地球的方法。目前來看,暫時還沒有嚴重威脅地球安全的目標,隨着科技力量的增強,很多對地球的潛在威脅可以避免。不過,小行星對地球的“造訪”,也帶來許多主動和積極的研究意義。“小行星是太陽系的寶貴遺產。”趙海斌介紹,太陽系形成時,未凝聚成大行星的物質,構成了目前的小行星帶。因此,它們還保留着許多太陽系形成早期的信息,可以爲研究太陽系的演化提供豐富的資料。如果將近地小行星本身作爲研究對象,也能從對它們的觀測和分析中,逐步瞭解其起源和宿命,以及爲何呈現如此的多樣性。目前已知的近地小行星分爲碳質、石質、金屬質等多種類型,對研究分析地球演化歷史也將發揮重要作用。

  此外,小行星與地球的“親密接觸”,多攜帶着豐富的水和貴金屬等資源,以及近地空間資源探索的可能。當它們飛掠時,可以通過原位利用、在軌使用等,方便進行空間站建設和科學探索。

  從自發到協同,國際合作頻繁多元

  2013年,是天文觀測史上重要的一年。當年,一顆直徑17米、重量7000噸的小行星,斜着切入大氣層,在距離俄羅斯車里雅賓斯克小鎮地面24公里處爆炸解體。這一撞擊事件促使國際社會加強了對近地小行星的發現、監測和預警合作,並於當年12月經聯合國大會批准成立了國際小行星預警網,以此來加強協調全球近地天體監測和近地天體危險防護。2018年,中國正式加入國際小行星預警網。

  實際上,來自“科學社區”即世界各國科學家們自發進行的行業合作與研究分享,一直在進行。

  2012年12月,嫦娥二號衛星在距地球約700萬公里遠的深空飛越“戰神”小行星,並在國際上第一次近距離拍下這顆小行星的光學圖像。在探測過程中,全球5個臺站的6臺光學天文望遠鏡對其進行跟蹤觀測,科學家們匯合分析了上百組觀測數據對其進行自主軌道確定,小行星定軌位置誤差在5000米以內,爲嫦娥二號近距離飛越小行星提供了重要依據。趙海斌介紹,建立和加盟國際小行星預警網後,這樣的國際合作共享更加頻繁多元。同時,近年來紫金山天文臺也在積極推動組建中國的小行星監測網,以進一步提高我國的觀測和預警能力。

  今年2月,位於江蘇盱眙的近地天體望遠鏡搜索到小行星2020 DM4時,科研人員立即將相關信息通過國際小行星預警網,上報國際小行星中心,國內外共12家天文臺站先後加入觀測。經過4天接力追蹤,各觀測臺站共同認證數據並確定了這顆小行星的軌道,預測今年5月初,它將會在735萬公里外與地球“擦肩而過”。

  3月17日、19日,紫臺近地天體望遠鏡連續監測到的兩顆近地小行星,也是科研人員將數據與國際小行星中心共享,彙總全球多地觀測站的數據,確定了其軌道數據,共同做好了迎接“不速之客”的準備。

  本報記者 姚雪青

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