最近，一顆新發(fā)現(xiàn)的小行星刷屏，原因有些驚悚：據(jù)估算，這顆編號為2024 YR4的小行星或在7年后撞上地球，撞擊概率約為2%！雖然隨著未來觀測數(shù)據(jù)的完善，這一概率隨時可能發(fā)生變化，甚至反轉“清零”，但也足夠引起科學家的重視了。

說到小行星撞擊地球，大家第一反應是會帶來災難，就像電影中哪吒遭遇的“天雷劫”。對地球而言，小行星撞擊始終是一個不確定的危險因素。今天就來說說科學界如何關注“路過”的小行星？對于可能發(fā)生的撞擊，我們有應對方案嗎？

“天雷劫”的概率怎樣計算

先簡要介紹一下小行星2024 YR4的關注點：按照2025年2月18日的最新估算，一顆直徑在40米至90米之間的小行星有2.6%的可能性在2032年12月22日撞上地球。雖然有97.4%的可能性撞不上地球，但科學家仍在密切關注并繼續(xù)觀測這顆小行星，未來，撞擊概率會根據(jù)我們對它進一步的認識而更新。

這顆小行星是在2024年12月27日由小行星陸地撞擊持續(xù)報警系統(tǒng)（簡稱ATLAS）的智利觀測站發(fā)現(xiàn)的，編號為2024 YR4，意為“2024年12月下半月發(fā)現(xiàn)的第117顆”?？茖W家發(fā)現(xiàn)了小行星，就要計算它的軌道。這么一算不得了，它圍繞太陽運行的周期大約4年，2028年12月17日會再來地球附近晃一圈，但到下一次2032年12月22日出現(xiàn)時就不一定與地球相安無事了，可能會撞上來。

隨著觀測的進行，撞擊概率在不斷調整，從最初的1.2%逐漸升到現(xiàn)在的2.6%。如何理解這個概率呢？相當于20雙花色不同的襪子雜亂地散落在暗盒里，隨手揀兩只，恰好就是一雙。從另一個角度來看，2.6%的撞擊概率相當于在說97.4%撞不著，所以大家也不必太擔心。

再來說說這個概率是怎么估算出來的。科學家使用一種叫作“蒙特卡羅”的統(tǒng)計方法，在測量誤差范圍內對小行星的多個軌道數(shù)據(jù)進行各種組合。舉個例子，一個標槍投手的投擲速度在每秒20米至24米之間，出手角度是30°至34°，用3個可能速度（20米、22米、24米）和5個出手角度（30°、31°、32°、33°、34°）兩兩組合，就能模擬出15個落點結果。如果每樣數(shù)據(jù)多取幾個點，或者影響標槍落點的還有其他指標，那么落點的可能性就會更多地被計算出來。

科學家使用“蒙特卡羅”方法對2024 YR4的軌道進行大量模擬后，得到了2032年12月22日，這顆小行星穿越地球軌道時可能經過的位置。這些位置可以表示為許多取樣模擬點連成的一條紅線，在太空中綿延逾百萬公里。壞消息是目前地球就卡在這條紅線上，好消息是地球直徑為12756公里，在紅線上只占極小一段。撞擊概率基本上就是地球直徑除以紅線長度得出的。

觀測得越久，獲得的數(shù)據(jù)越多，對軌道的計算越有把握。好比把一個圓分成360°，倘若只看其中的5°，很難判斷圓有多大，甚至都看不出那是個圓弧。所以，如果觀測弧非常短，就可能算出完全錯誤的軌道，甚至“跟丟”小行星。以2004 PR107為例，最初只有一天的觀測數(shù)據(jù)時，它的軌道被錯誤地估算到海王星以外，之后就“順利失蹤”了。等它再次出現(xiàn)被當作一顆新小行星時，已是2012年，由于這次的觀測時間比較長，科學家才發(fā)現(xiàn)它是一顆主帶小行星，運行軌道只比火星遠一點兒。

對于2024 YR4而言，隨著后續(xù)觀測獲得更多、更準確的數(shù)據(jù)，其軌道的不確定性會越來越小，最終有兩個發(fā)展方向：一是紅線越來越短，卻始終兩頭卡著地球，撞擊概率越來越高；二是紅線縮短或偏移，把地球避過去了，撞擊概率忽然歸零，地球躲過了“天雷劫”。

小行星的撞擊破壞力有多大

除了撞擊概率之外，科學家還會審視小行星的尺寸，因為它代表著小行星的破壞能力。

按照目前的觀測數(shù)據(jù)，假設這顆小行星屆時真以極小概率撞上地球，它會從地球軌道內圈沖過來，可能的撞擊范圍從墨西哥南方的太平洋海域向東延伸，涉及哥倫比亞、圭亞那、加納、也門、孟加拉國這條連線上的許多地區(qū)。這條撞擊范圍線離我國最近的一端位于印度-孟加拉國-緬甸三國交界附近。只不過，小行星不會撞擊整條線，而只會擊中線上的一點。

其實，每天都有數(shù)不清的流星體沖進地球大氣層，它們細如沙礫，根本影響不到地面上的人。但2024 YR4畢竟不是這些流星體，如果撞到地球，破壞力會有多大呢？

目前，這顆小行星的尺寸只是個估計值，因為它實在太暗了。有個“視星等”指標用來衡量天體亮度，數(shù)字越大，天體越暗。2024 YR4現(xiàn)在的視星等為24，相當于站在15000公里外看一支蠟燭，這已經接近地面望遠鏡的觀測極限。通過光譜分析（看小行星反射的太陽光里有哪些波長被吸收），科學家認為2024 YR4很可能是一顆硅酸鹽質為主的S型或L型小行星，再根據(jù)這類小行星的典型反照率和觀測到的亮度，推測其尺寸在40米至90米之間，與1908年6月30日撞擊西伯利亞并造成通古斯大爆炸的那顆小天體基本相仿。

通古斯大爆炸蕩平了2150平方公里的森林，沖擊波震碎了650公里內的窗戶玻璃，而在5700公里外的英國，剛剛問世的氣壓記錄儀也偵測到了爆炸引起的氣壓波動。幸好當時的通古斯人煙稀少，一個多世紀前的那次撞擊對人類沒有造成太大影響。2150平方公里是個半徑26公里的圓，相當于一座大城市，和5億多平方公里的地球面積相比，只能算是小范圍的沖撞損毀。

科學界還有個“都靈指數(shù)”，用于評測近地小行星撞擊地球的危險程度，它與撞擊概率和小行星尺寸均相關。都靈指數(shù)從0到10，數(shù)字越大越危險。根據(jù)2024 YR4的已知情況，它被評為3級，意為它有1%以上的可能性造成小范圍沖撞損毀，如果小天體在10年內會靠近地球，就要通知公眾及有關部門。

未來7年科學家會做些什么

2024 YR4并不是史上危險評級最高的小行星。在它之前，曾有一顆“毀神星”的都靈指數(shù)被評為4級。單看“毀神星”這個名字，就知道它有多嚇人。它和地球的撞擊概率曾被評估為2.7% ，并且直徑為370米，比2024 YR4的塊頭還要大一個量級。但很快，科學家就在歷史觀測記錄中找到了它的身影，通過全面審慎的觀測，修訂軌道數(shù)據(jù)，把它的撞擊概率歸零了。“毀神星”將在2029年4月13日，從離地面31600公里處飛掠過去，比同步衛(wèi)星離地面還要近。

那么，“毀神星”的故事能否復制？在未來7年多時間里，要如何應對2024 YR4這個不確定因素呢？

天文學家也會嘗試“倒舊賬”，看看2020年甚至2016年，這顆小行星接近地球的時候，有沒有無意中闖進哪座巡天望遠鏡的視野。如果通過回溯，能夠找到這顆小行星的身影，就能為它的軌道計算提供極有價值的歷史數(shù)據(jù)，大大提升預測精度。目前，這方面的調查還沒有收獲。

所以，天文學家會繼續(xù)跟蹤這顆小行星，通過更長的觀測弧來獲取更精準的數(shù)據(jù)，縮小模擬演算中的不確定性，無論禍福，都力爭讓“靴子盡早落地”。但這顆小行星正在和地球漸行漸遠（2028年才會重逢，再下一次就是2032年的“小概率”撞擊了），所以它會越來越暗，越來越難以觀測。最初發(fā)現(xiàn)它的望遠鏡口徑只有半米，后續(xù)的地面光學觀測必須依靠10米口徑的望遠鏡，但最多能勉力堅持到2025年4月。運行在太空中的韋布空間望遠鏡已經安排了3月到5月的觀測計劃，在近紅外波段測量這顆小行星的反照率和尺寸。

在小行星2024 YR4遠離地球的這些年，天文學家還可以利用掩星事件來進行間接觀測。“掩星”就是指小行星運行到遙遠恒星和地球之間時，會遮擋住恒星的星光。由于恒星都十分遙遠，它們在望遠鏡里只是一個點，因此小行星依次掩蔽的那些恒星能夠準確指示出其運行軌道。通過掩蔽的時長，還可以測算小行星的尺寸。例如，恒星在望遠鏡視野里消失了0.003秒，而小行星的橫越速度是每秒15公里，那么小行星在這個方向上的身長就是45米。由于掩星的直接觀測對象是恒星，所以不需要更換更大尺寸的望遠鏡。

2024 YR4的下次回歸是2028年，這將是確認各項數(shù)據(jù)的一次“彩排”機會。從該年6月起，它的亮度將再次上升到能被地面望遠鏡觀測到的程度。但愿在科學家的通力合作、不懈努力下，能夠盡早聽到撞擊概率歸零的好消息。

我國建近地小行星防御系統(tǒng)

萬一2024 YR4最終真要投入地球的懷抱，又當如何？當前，人類所掌握的科技手段尚未形成成熟的主動防御方案，最有把握做的還是地面疏散。這顆小行星留給人類的時間相當充裕，在提前7年多預知風險的情況下，安全疏散應該做得到。

面對這顆都靈指數(shù)為3級的小行星，聯(lián)合國同時啟動了國際小行星預警網(wǎng)（IAWN）和空間任務規(guī)劃咨詢組（SMPAG）的撞擊響應機制。前者的目標是協(xié)調全球資源對小行星開展不間斷聯(lián)合觀測，共同分析評判最新觀測數(shù)據(jù)；后者的職能是在發(fā)現(xiàn)高危小行星之后，決定人類應當如何應對。自2017年以來，這是兩個組織首次啟動真實的小行星撞擊應對工作，我國是這兩個組織的成員。

此前，人類已經實證了主動防御的可行性：2022年的雙小行星重定向測試（DART）任務使用一枚撞擊器成功擊中目標“孿小星”，使其圍繞同伴“孿大星”的運行周期縮短了32分鐘。莫要小瞧這32分鐘，要知道地球走完自己的一個身長也只需要7分鐘左右，如果一顆小行星瞄準地球撲過來，卻被外力“推一把”，從而加快或延遲了7分鐘，或者“四兩撥千斤”地帶偏軌道，那它自然就撞不著地球了?？萍及l(fā)展日新月異，待到2032年，人類將具備更強的防御能力。

在人類文明與宇宙的漫長博弈中，小行星撞擊始終是懸于頭頂?shù)?ldquo;達摩克利斯之劍”。全球科學家正以“行星防御”為紐帶展開協(xié)作，這場關乎人類命運的共同行動，是尖端科技的競技場，更是文明存續(xù)的守護線。

2022年4月，中國國家航天局表示，我國著手組建“近地小行星防御系統(tǒng)”。近年來，我國在小行星防御領域取得了長足進展，正在醞釀開展一些工程任務，建設一些望遠鏡。2024年9月，在第二屆深空探測國際會議上，我國發(fā)布了“伴飛-動能撞擊-伴飛”模式的近地小行星防御任務方案設想。大家最近或許已注意到，國家國防科技工業(yè)局重大專項工程中心還設置了“行星防御崗”，實施近地小行星的監(jiān)測預警研究。這些進展并不是為了眼前這顆新發(fā)現(xiàn)的危險小行星量身定制的，而是為了幫助地球在宇宙中實現(xiàn)更通用、更普遍的“長治久安”。

未來，我國不僅要全面加強設備配置和性能，提升業(yè)務化運行的模型算法能力，還將培養(yǎng)專職從事小行星防御的人才隊伍，為保衛(wèi)地球家園貢獻中國智慧和中國力量。

（作者為中國科普作家協(xié)會會員）