地球与行星碰撞的概率

如果有人认为,与撞击物体有关的风险难以确定,那就听一听科学家们在确定小行星碰撞可能性上的努力吧。

因为地球的大部分由水体覆盖,所有碰撞有70%的机会发生在海洋上。正如说过的那样,较大的小行星或彗星将会通过溅起指向空中的圆形水墙并生成蒸汽的方式,造成暂时的局部化的气候变化;假如这一撞击靠近陆地,类似于地震海浪或海啸的海浪将会淹没海滨城市,淹死几百万人。

但是大的近地球小行星碰撞地球的客观机会是多大呢?我们不要悲观地认为“我们是下一个”,因为地球是广阔的宇宙中的一个极小的目标,要出现这样的碰撞,是需要很多复杂的自然因素的相互影响才能促成。

那么,地球遭遇灾难性碰撞的概率到底有多大呢?在这个问题上,各国的学者有着各自不同的见解,莫衷一是。

大卫`A`罗瑟利在他的《外层行星的卫星》一书中阐述道:“全世界每1000万平方千米面积(相当于欧洲或美国大小)有直径1千米以上的陨石坑形成,平均来说,每25万年有一次;而直径大于10千米的较大陨石坑则是每1000万~2000万年一次。”

根据NASA埃姆斯研究中心的大卫`莫瑞森和行星科学研究所的克拉克`R`查普曼1990年写的文章的见解,50~100千米范围的陨石坑每1000万年在地球上出现一次(相当罕见的大碰撞)。

编辑《空间防护调查:ANSA国际近地球物体探测讨论会报告》的科学家们在他们的报告中提到,具有5千米或5千米以上直径的物体的碰撞大约每1000万~3000万年出现一次。

根据康纳尔大学克里斯托弗`奇巴和NASA埃姆斯研究中心的凯文`扎恩勒的计算,大气层的空气阻力使较大物体受到很大压力。如果该物体破裂,它就要覆盖行进沿线更多的面积而产生额外的空气阻抗。其结果是小行星的破碎,在爆炸中减缓速度。在15千米以上高空,不存在对地球表面及其人口的实际伤害。但如果物体是由较坚固的材料构成,如超50米直径的石质小行星,它在撞向地球时,将具有10个百万吨级核弹的能量。这类爆炸被认为至少每个世纪在地球上空出现一次。

在由《空间防护调查》的科学家们所做的另一估算中,全球灾难性的撞击间隔为50万年。对通古斯卡型的撞击来说,可能性较小。地球总计的碰撞平均间隔是300年;地球上有人口居住地区的碰撞平均间隔是3000年;城市地区的平均间隔是10万年;而美国城市地区的平均间隔仅为100万年。

他们还列出另一张表来阐明他们对一年一度的撞击死亡风险的预测。对全球灾难性的撞击来说,地球总计的撞击之间的平均是50万年,即一年的撞击概率为1/50万。个体死亡概率按1/4来算,那么单个人一年的死亡概率则为1/200万。

对于通古斯卡型的撞击来说,该比率有变化。整个地球的撞击之间的平均间隔是300米,假定被破坏地面面积为5000平方千米左右(地球表面积的1/100130左右),单个人死亡的年度概率仅为1/3000万。虽然这种算法看起来落后,但它是真的;统计数字表明,几千米直径的较大撞击者比较小的通古斯卡型撞击者的年度风险大约大15倍。

世界科学界有一个趋势,倾向于以撞击物体的规模为基础进行可能性讨论。大多数叙述趋向估计是,直径大于1千米的较大行星每100万年碰撞1次或2次,直径约90~1000米较小行星平均每300年撞击一次地球。常被用作引证的是南太平洋1978年的一次爆炸,一度曾以为它是核试验,但现在认为它是冲撞水体的小行星,自然是以前说到的通古斯卡型撞击。另一个共同的想法是,地球被大得能摧毁世界性农作物的彗星冲撞的全部机会约为1/10000,类似于外科手术时死于麻醉或任何6个月时距中死亡于汽车事故的概率。

在每次这样的情形中,主要肇事者是近地球小行星。但是,还有另一个问题,它是最近才显露出来的,尤其是就苏梅克—利维9彗星撞击木星而言:假如一双连小行星(或破坏彗星)在撞向地球的路途中被拦截会怎样呢?

当然,我们已探测到小行星的大多数看来是单个的,但似乎有点奇怪的是,我们选择调查的其他小行星有一颗小月亮。在大多数情况下,小行星的自然结构主要是由高速碰撞的结果决定的。不过有些科学家相信,一些靠近地球旋转的破碎小行星也许已降为“飞行中的碎石堆”,较大的一些或许是单个小块并且模样几乎依然是老样子。

如果小行星接触双体将碰撞地球,会发生什么情形呢?拿近地球小行星4179Toutalis作例子,它的直径为3千米,可以解释为是接触双体小行星,有1.3千米和2.7千米附加叶瓣。即使该双连小行星在它接近地球时以某种方式分离,撞向两个方向,其影响也会是双倍破坏性的。不管情形如何,两者一起撞向陆地或海洋,或一颗冲撞海洋而另一颗冲撞陆地,最后的大灾难对我们世界都将产生破坏性的影响。

本文由奇点天文作者上传并发布,奇点天文仅提供文章投稿展示,文章仅代表作者个人观点,不代表奇点天文立场。

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