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2020-04-06 00:18 来源:豫青网

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我国小行星观测能力日益提升,参与国际合作贡献力量

茫茫星河间 紧盯“不速客”

2020-04-06 人民日报 姚雪青
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  发现和监测小行星,是全球科学家们的一项长期工作目标。

  观测最直接的目的是保卫地球的安全,同时也能为研究地球的演化历史提供丰富资料,为近地空间资源探索提供可能。随着我国观测水平的提升以及国际合作的不断加深,未来,我们能更精准地发现这些近地小行星,守护自己的家园。

  近一个月,中国科学院紫金山天文台近地天体望远镜连续发现3颗近地小行星:2月26日发现的2020 DM4,是一颗直径近160米的“潜在威胁小行星”。根据轨道计算,它将于今年5月初飞掠地球;3月17日在六分仪座方向发现的2020 FD2直径约为26米,已于发现前两天在32.8万公里处飞掠地球;3月19日发现的2020 FL2直径约为20米,于3月23日凌晨在约14.4万公里处飞掠地球,这也是迄今紫台近地天体望远镜发现的与地球轨道距离最近的近地小行星。

  它们是在茫茫星河间,与地球擦肩而过的无数小行星的代表。发现它们、监测它们,并进行预警,是全球科学家们的一项长期工作目标。

  从数量到精度,观测水平不断提高

  面对“不速之客”的造访,必须在小行星“发现”地球前就找到它们,这才有可能提前进行精确预警并采取防御措施。

  紫金山天文台副台长毛瑞青介绍,紫金山天文台具有观测小行星的悠久历史。1928年,留美学生张钰哲发现了“中华星”,这是中国人首次观测发现的小行星。学成归国后的张钰哲担任紫金山天文台台长,开创了我国小天体的观测研究工作。

  从上世纪50年代到80年代,我国主要利用紫金山上的一架40厘米双筒折射望远镜,开展小行星的观测和研究。当时的观测手段是底片观测,观测极其辛苦,处理流程也非常复杂繁琐,但也创造了一个辉煌的时期,发现一大批小行星和彗星,我国第一次近地小行星的观测就在当时完成。

  到了上世纪80年代末,随着城市灯光的亮化,需要寻求更好的站址和设备来延续这一工作。北京天文台接过了接力棒,在兴隆观测站利用60/90厘米的施密特望远镜进行观测,并引入了电子成像、计算机处理技术等,观测到多颗中国首次发现的近地小行星。

  紫金山天文台也在推进近地天体望远镜建造和盱眙天文观测站建设。2006年10月,近地天体望远镜正式运行观测,成为国际小行星联测网中有影响的观测利器,每年在该领域的400多个观测计划中观测量名列前十,并在数据量前十的观测计划中数据精度最高。最近密集观测到的3颗近地小行星,就是利用这台国产近地天体望远镜实现的。经过10多年的发展,它已成为一个可远程控制的、视场达到9平方度的巡天观测望远镜,实现了海量观测数据的近实时处理,提高了望远镜对近地天体的巡天发现能力和其他瞬现天体如超新星等的探测能力。

  紫金山天文台近地天体望远镜团组首席研究员赵海斌介绍,世界各国的科学家们监测小行星的手段还包括红外观测、雷达测量和空间探测,这些也将是这一学科领域未来发展的重要方向。

  从预警到利用,监测带来多项意义

  发现和监测小行星,最直接的目的就是保卫地球家园的安全。

  赵海斌说,观测发现近地小行星之后,通过进一步监测并精确定轨,可以分析其轨道特性,评估撞击概率,预测陨落地球的时间、地点,然后基于对其材质结构等物理性质的研究,评估可能发生的碰撞事件对地球环境和人类生存安全的危害程度。

  直径10米以下的小行星经过大气层时基本被烧蚀了;部分小行星烧蚀后会有陨石落到地面。小行星和地球都有自己的运行轨道,当二者的轨道相交,就有可能存在潜在威胁。但轨道运行的参数,受制于观测数据的影响,也会存在精度上的误差。例如,2004年6月发现的“阿波菲斯”小行星,一开始曾被测算出2029年撞击地球的概率高达2.7%。此后,经过长期的观测,目前已经消除了该小行星2029年撞击地球的概率。而前段时间观测到的2020 DM4小行星,预计会在今年5月初于735万公里外与地球交会。研究团队表示,将会持续监测这颗小行星,不断修正观测,以提供更精确的轨道数据。

  这些年,多国科学家都在研究讨论防御小行星撞击地球的方法。目前来看,暂时还没有严重威胁地球安全的目标,随着科技力量的增强,很多对地球的潜在威胁可以避免。不过,小行星对地球的“造访”,也带来许多主动和积极的研究意义。“小行星是太阳系的宝贵遗产。”赵海斌介绍,太阳系形成时,未凝聚成大行星的物质,构成了目前的小行星带。因此,它们还保留着许多太阳系形成早期的信息,可以为研究太阳系的演化提供丰富的资料。如果将近地小行星本身作为研究对象,也能从对它们的观测和分析中,逐步了解其起源和宿命,以及为何呈现如此的多样性。目前已知的近地小行星分为碳质、石质、金属质等多种类型,对研究分析地球演化历史也将发挥重要作用。

  此外,小行星与地球的“亲密接触”,多携带着丰富的水和贵金属等资源,以及近地空间资源探索的可能。当它们飞掠时,可以通过原位利用、在轨使用等,方便进行空间站建设和科学探索。

  从自发到协同,国际合作频繁多元

  2013年,是天文观测史上重要的一年。当年,一颗直径17米、重量7000吨的小行星,斜着切入大气层,在距离俄罗斯车里雅宾斯克小镇地面24公里处爆炸解体。这一撞击事件促使国际社会加强了对近地小行星的发现、监测和预警合作,并于当年12月经联合国大会批准成立了国际小行星预警网,以此来加强协调全球近地天体监测和近地天体危险防护。2018年,中国正式加入国际小行星预警网。

  实际上,来自“科学社区”即世界各国科学家们自发进行的行业合作与研究分享,一直在进行。

  2012年12月,嫦娥二号卫星在距地球约700万公里远的深空飞越“战神”小行星,并在国际上第一次近距离拍下这颗小行星的光学图像。在探测过程中,全球5个台站的6台光学天文望远镜对其进行跟踪观测,科学家们汇合分析了上百组观测数据对其进行自主轨道确定,小行星定轨位置误差在5000米以内,为嫦娥二号近距离飞越小行星提供了重要依据。赵海斌介绍,建立和加盟国际小行星预警网后,这样的国际合作共享更加频繁多元。同时,近年来紫金山天文台也在积极推动组建中国的小行星监测网,以进一步提高我国的观测和预警能力。

  今年2月,位于江苏盱眙的近地天体望远镜搜索到小行星2020 DM4时,科研人员立即将相关信息通过国际小行星预警网,上报国际小行星中心,国内外共12家天文台站先后加入观测。经过4天接力追踪,各观测台站共同认证数据并确定了这颗小行星的轨道,预测今年5月初,它将会在735万公里外与地球“擦肩而过”。

  3月17日、19日,紫台近地天体望远镜连续监测到的两颗近地小行星,也是科研人员将数据与国际小行星中心共享,汇总全球多地观测站的数据,确定了其轨道数据,共同做好了迎接“不速之客”的准备。

  (原载于《人民日报》 2020-3-27 12版)

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