近地小行星後天將與地球「擦肩」基本無相撞可能

近地小行星又一次走入人們視線：一顆不算小的小行星將於4月19日掠過地球，距地球僅為4.57個地月距離（約175.6萬千米），這是400年內最接近地球的一次，也是2004年至今「潛在威脅小行星」（PHA）距地球最近的一次。

這顆小行星編號為2014JO25，直徑可能為650米，於2014年被人類首次觀測到，隨後被列入「潛在威脅小行星」名單。科學家發現，在可預見的未來，基本沒有「潛在威脅小行星」與地球相撞的可能。

不過科學家仍不敢大意。PHA名單中的小行星，被認為一旦撞擊發生，就可能「對人類居住地造成史無前例的區域性破壞」。目前人類已經用遍布全球的望遠鏡建立了巡天觀測系統。

紫金山天文台有專門的小行星課題組，是全球貢獻小行星數據最多的站點之一；北京天文台施密特CCD小行星項目曾發現了2700餘顆小行星，其中有5顆近地小行星。深空探測方面，2012年，「嫦娥二號」在最近距離僅3.2千米的狀態下，成功飛掠另外一顆PHA「圖塔蒂斯」。

1「潛在威脅小行星」，有多危險？

平均每天有50噸到150噸的微小隕石接近地球，絕大多數都在大氣層中燃燒掉，成為流星。少數「幸運」的，成為隕石，也不會對人類造成多大傷害，反而為天文愛好者津津樂道。將於4月19日掠過地球的2014JO25，是過去400年、未來500年中最接近地球的一顆，也是2004年至今PHA距地球最近的一顆。

據統計，平均每天有50噸到150噸的微小隕石接近地球，絕大多數都在大氣層中燃燒掉，成為流星。少數「幸運」的，成為隕石，也不會對人類造成多大傷害，反而為天文愛好者津津樂道。將於4月19日掠過地球的2014JO25，是過去400年、未來500年中最接近地球的一顆，也是2004年至今PHA距地球最近的一顆。

「潛在威脅小行星」（PHA），一般指直徑不小於100米至150米，與地球交會時最小距離小於0.05個天文單位（約750萬千米）的小行星。截至2017年3月，人類已觀測到1786顆PHA。這一數字近幾年增長很快，在2008年10月初，NASA的PHA名單上還只有982顆。

「國際上，基本上從1997年前後，大家越來越意識到小行星的重要性，特別是近地小行星對我們可能的威脅。」北京天文館館長朱進告訴記者，「但在可預見的未來，包括2014JO25，PHA列表內的小行星基本沒有與地球發生撞擊的可能。」

美國航天航空局（NASA）表示，他們將在4月16日至21日使用位於加州的GSSR射電望遠鏡研究這顆小行星。而位於波多黎各的阿雷西博望遠鏡也計劃在4月15日至20日對其進行觀測，以更好地了解小行星的尺寸和形狀。

2 跟蹤觀測需要全球接力

1898年，德國天文學家伊特（Carl Gustav Witt）發現的第433號小行星愛神星，它的近日點距離太陽只有1.13個天文單位（地球和太陽的平均距離），這是首次觀測到的位於非主小行星帶的小行星。後來，越來越多類似軌道的小行星被發現，它們並不位於火星和木星之間的小行星帶，距離地球軌道較近，稱為近地小行星。

加州理工學院博士后研究員葉泉志告訴記者，目前幾乎所有的近地小行星發現和監視計劃都由NASA資助，並發現了已知近地小行星中的98%。

值得一提的是，發現小行星的工作不乏業餘愛好者的身影。如葉泉志在成為專業研究人員之前，就以天文愛好者身份參與小行星發現工作。其在高中時，即參與NASA的NEAT（Near-Earth Asteroid Tracking，近地天體追蹤）項目，成為國內首個NEAT小行星發現者；之後其與台灣地區的天文學家在2006年至2008年執行的「鹿林巡天」項目，發現了1顆近地小行星。

葉泉志介紹，他目前在加州理工學院主導的「茲維基巡天」中負責小行星的搜尋、觀測和研究，其中一個項目是使用圖像處理和機器學習來識別非常近距離掠過地球的小行星。另一個項目是尋找從太陽方向飛來的小行星——地球上的望遠鏡無法向太陽方向觀測。

朱進表示，在對小行星的觀測和發現上，早期天文愛好者的貢獻非常大，不過隨著現在大型巡天項目的應用，對普通愛好者來說，發現小行星其實是越來越難了。

葉泉志說，目前小行星的後續跟蹤觀測是一大問題。「因為這需要全球接力觀測，不然小行星可能會丟失，現在天文愛好者是後續跟蹤觀測的主力軍。」葉泉志介紹，例如國內由業餘天文愛好者建立的新疆星明天文台，是國際小行星監測網的成員，多次協助進行小行星追蹤觀測，就是一個傑出的代表。

3 未知風險：對百米級小行星了解不足10%

衡量近地天體撞擊地球危險的指標有都靈指數和巴勒莫危險指數。以較簡單的都靈指數為例，其使用0到10這10個整數數字代表危險程度，「0」代表其撞擊地球的機會微乎其微可以視作為零，又或是在撞擊地球前會在大氣層摩擦燃燒殆盡；而「10」則代表該物體撞擊地球的機會十分大，並足以造成全球性大災難。

至今，只有小行星99942在2004年的都靈指數達到「4」，意為「需要天文學家注意，現行計算顯示會有1%或以上的可能性造成區域性的衝撞損毀，在絕大多數情況下，進一步的望遠鏡觀測會將危險指數再評為零級」。不過很快進一步的觀測證實其威脅不存在，等級回到「0」級。

美國空間科學研究所天文家阿蘭·哈里斯（Alan W.Harris）曾經估算了近地小行星的數量，他研究認為，直徑大於1000米的近地小行星可能有970顆到1100顆，截至2014年8月，有90％已經被發現，但隨著小行星尺寸降低，其數量也大幅增加，未被發現的也更多。

葉泉志告訴記者：「直徑超過1000米的小行星一旦撞擊地球，會造成全球範圍的毀滅性災難。但是100米級別的小行星也可以對人類文明造成毀滅性打擊，而我們目前對百米級小行星的了解還不到10%。」

2013年2月15日，俄羅斯車裡雅賓斯克遭流星襲擊，致千餘人受傷。分析其軌跡，科學家認為，其可能是一顆阿波羅型小行星（平均軌道半徑接近一個天文單位，而遠日點大於地球的近日點，它們經常位於地球軌道內），但由於其來自太陽方向，其在進入大氣層之前並未被人類觀測到。NASA估算，在進入地球大氣層之前，這顆小行星尺寸為17米，其質量為1萬噸，爆炸釋放能量約等於50萬噸TNT炸藥爆炸。此外，在2004年3月18日，直徑大約30米的小行星2004FH，從地球上方大約4.3萬千米處飛過，天文學家在其飛掠地球前3天才捕捉到其身影。

4 應對撞擊：基本停留在通報及災後援助

阿蘭·哈里斯根據現有近地小行星發現數量及預估情況，建立模型計算了小行星大小與碰撞風險的關係。他認為，直徑50米級的撞擊，發生間隔時間為2000年一遇；140米級的，3萬年一遇；300米級的，10萬年一遇；10千米級的，一億年一遇。

1967年，麻省理工學院桑多夫（Paul Sandorff）教授在課堂上提出了一個設計：假設小行星「伊卡洛斯」將於18個月後撞擊地球，要如何防止災難發生？

最終，學生們設計了使用當時正在研製中的推力最強的土星5號火箭運載1億噸當量核彈，使小行星偏離軌道或者炸開。當然這只是紙上談兵，在2010年，美國科學院曾有報告認為，用核爆炸阻止小行星撞向地球，具體辦法可能還需要幾十年研究。

除此之外，科學家還設想過用長期作用力來緩慢改變小行星軌道，包括太空拖船、引力拖車、用挖掘機使小行星拋出質量、用強激光照射改變小行星表面蒸發量、用表面噴漆等手段改變光壓力等。

另外，還有用航天器動能撞擊的方法改變小行星軌道等等。

葉泉志表示，對小行星的在軌打擊、摧毀的任務基本停留在概念和拍好萊塢大片的階段。他指出，若發現有小行星沖著地球而來，NASA有通報機制，但基本停留在通報以及災後援助的層面上。

朱進也說，科學家們是有過一些概念性設想，但其實離實際的應用還差很遠。「也是因為目前還沒有發現有實際威脅的小行星。」朱進介紹，首次準確預報小行星撞擊地球是在2008年10月6日，天文學家發現小行星2008TC3將在19小時后撞擊地球，併發出預報。結果這顆小行星如預期撞擊無人居住的蘇丹努比亞沙漠。不過這顆小行星尺寸不大，直徑僅4米左右，現在其一部分殘骸在北京天文館展出。

值得注意的是，當一顆小行星接近行星或衛星時，它將受到引力攝動，從而可能變更軌道，從先前不具威脅的小行星變為潛在威脅小行星。特別是近地小行星，其接近水星、金星、地球和火星的機會很多，因而即使是那些軌道確定的小行星，仍存在一定風險。

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最大小行星巡天項目：

目前已發現2700多顆小行星

1992年，中科院院士陳建生等天文學家聯合國際同行，發起並組建了BATC巡天計劃，其中「BATC」四個字母分別指「北京、亞利桑那、台北、康涅狄格」的四家研究機構：北京天文台（現國家天文台）、美國亞里桑那大學、美國康涅狄格大學和台灣地區一家研究機構。其中，北京天文台的觀測站位於河北省興隆縣。

「當時叫 類星體與觀測宇宙學課題組 ，主要做天體物理方面的巡天。」朱進告訴記者，BATC巡天對天氣要求比較高，但當時興隆有的時候天氣不好，巡天做不了。「後來發現可以做小行星，陳建生院士就讓我負責我們課題組的小行星項目。」朱進說，這個項目被稱為「北京天文台施密特CCD小行星巡天」項目，也是最大的小行星巡天項目，「我們從1995年正式開始做這個項目。一方面是從我們巡天獲得的既有資料里去找小行星；另一方面，如果遇到天氣不好，無法做高精度天文測光，我們就用這個時段去搜尋小行星。」朱進說。

朱進告訴記者，當時我們的望遠鏡和CCD視場還算比較大，在找小行星方面還是有優勢的。「在全世界100多個有小行星觀測的天文台中，北京天文台項目的小行星觀測量和獲得暫定編號數在1995年、1996年、1997年連續3年進入國際排名前5位。」朱進說，「前面四個都是美國的項目，像Spacewatch，我們的效率差不多，但它們基本上是專業的小行星項目，而我們只是在天氣不太好的時候觀測，所以發現得少。」朱進說道。

「大概是1999年以後，因為巡天項目的調整，我們開始把重點放到小行星物理方面的研究，像小行星光譜等。另一方面，這幾年裡，我們總共發現了2700多顆小行星，其中獲得國際天文學聯合會小行星中心正式編號和命名權的在1400顆左右。」朱進告訴記者。這其中，有5顆近地小行星，其中2顆屬於「潛在威脅小行星」。另有其他大偏心率特殊小行星1顆。

朱進介紹，的小行星工作，最早由紫金山天文台創建，現在紫金山天文台在這方面工作做得也比較多。朱進提到，北京天文台項目發現的第一顆、也是發現的第一顆近地小行星是1997BR（暫定編號，正式編號為13651），它的軌道離地球非常近，最近距離僅0.0005個天文單位（約7.5萬千米），還不到月地距離的1/5，是「潛在威脅小行星」與地球軌道最近的三顆之一。

「這個小行星在發現后將近一年的時間裡都處於非常好觀測的位置。我估計幾乎全世界所有的小行星觀測者都拍過它。」朱進說道。