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如何看待 2017 年中秋夜云南的小行星撞击事件?
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山口百惠 2017/10/15 14:32:01 编辑 1 楼
当天新闻出来的时候,我观察到身边不少人在宣传“这是中秋节嫦娥扔的月饼”(为什么要扔?五仁馅不喜欢?)……

怎么向这些人解释,这其实是很普通的天文现象呢?这得从热闹的太阳系说起。

宇宙虽然极其空旷,平均下来每立方米仅仅有0.2-0.25个原子(相比较而言,地球上随意一滴水就有10的21次方级别的原子数量。)太阳系毫无疑问是一块相对高密度的区域,这里形成了一颗巨大的恒星、8颗行星、十几颗矮行星、数百颗行星卫星,还有可以用亿万级别来计数的彗星、小行星。

靠近火星的轨道上有一个小行星带,那里已经被编号的相对较大的小行星就已经超过了12万颗。考虑到彗星会定期回归带来很多彗尾中的物质,小行星带内其他很小型的小行星无法被观测到,且它们彼此之间还在随机碰撞,这个数量可谓不计其数。



                        在小行星带上看太阳,这里有数不尽的小型天体 ©NASA/JPL

在地球围绕太阳的运转过程中,总会碰到太阳系内的星际物质,也总有误打误撞靠近地球附近的小行星。我们都能说出耳熟能详的几颗,比如毁灭恐龙的那颗小行星,造成通古斯大爆炸的那颗,甚至2013年袭击车里雅宾斯科的那颗小行星。

地球并不孤独,但不是每个都能像那几颗大型小行星一样造成那么大影响。对于更小的游荡碎片,它们往往掉不到地面,甚至都没来得及烧出光亮就消失了,发出光亮的一些也成为我们常说的火球、流星乃至流星雨。

特别是彗星回访太阳时,它们被太阳吹出的长长彗尾中有大量物质留在太阳系,在地球或其他行星进入该区域附近时就会产生大型的流星雨。比如每年8月都会由109P/斯威夫特·塔特尔彗星的彗尾残渣给地球带来英仙座流星雨。这场流星雨每年都在8月12/13日达到高潮,甚至可能出现一个小时高达1000颗流星以上的壮观场景,叫“流星雨”已经不准确,可以叫做“流星暴”了。



2016年8月12日拍摄到的英仙座流星雨 ©美国流星协会(American Meteor Society) Brad Goldpaint

事实上,不仅是流星雨期间,就连日常生活中的每一天,都有大约100吨物质掉入地球。但由于地球稠密大气的存在,当它们以高速运动冲入大气时,就如同人跳到水中,会受到巨大的冲击力,导致这些流星体大量发光发热,换句话说,燃烧起来。它们落到地球的地点几乎是完全随机的,而地球表面绝大部分是海洋和非人类居住区,所以能被人们看到的机会其实相当少。



                                             航天飞机返回温度效果图 ©NASA

人们对这种现象并不陌生,毕竟现实生活中最好的例子便是返回式航天器。以航天飞机为例,作为人类历史上最成功的返回式航天器,在30公里高时,它的速度可以降到仅有3千米/秒附近(不过这也有10倍声速了)。在这个过程中,它与空气摩擦的部分温度可以飙升到1500摄氏度,在这个温度下,即便是合金钢也会融化。因此,哪怕是复杂金属材料做成的飞船,比如俄罗斯进步号货运飞船、中国的天舟一号货运飞船,它们即便达到了数吨重,都会在返回大气的过程中焚烧解体而无残渣可寻。能够返回地球的卫星和载人航天器,必须依靠复杂的方式降温和隔热才能幸存。



                         近20年来被监测到的大型流星体/火球事件 ©NASA/PDCO

这次观测到的流星体燃烧发生在37公里高(后来就监测不到了),那里的大气密度连地球表面的1%都不到。它的速度达到了惊人的14.6千米/秒,远远超过航天飞机的3千米/秒(这个速度下,航天飞机与空气摩擦的部分已经可以达到1500摄氏度)。它在这么高的高度就开始剧烈燃烧,意味着它很有可能仅仅是个岩石质地的流星体。且随着继续落回地面,大气密度直线上升,能量和冲击力也会增加,可以想象,这个流星体很难在这次燃烧过程中“幸存”下来,只是一闪而过而已。

NASA监测到它的释放能量大约在540吨TNT级别,大概是1920 GJ。参考上图,可以看出这在全球各种记录的流星事件中仅仅属于中等甚至偏下级别。也就是说,这实在是太普通的正常天文现象了。

是否会发现陨石?

很多人关心的是,此次事件后,能否发现陨石。

与此次事件能量级别相近的是2003年3月26日发生在美国伊利诺伊州森林公园小村(Village of Park forest)事件,它的能量也接近500吨TNT,到最后发现了共约18公斤密度较大的含有丰富金属的陨石。那次事件的连续观测发生在82到22千米高的空域,陨石在22千米高时速度为14千米/秒。

本次流星体在37千米高处为类似速度(但并没有后续观测),速度整体较低,理论上可能保有一定结构抵达地面成为陨石。但事实上,陨石的具体成分复杂多变,如果这颗流星不含有金属类成分是极难抵达地面的

我国在2009年9月4日在内蒙古满都拉附近发生了能量更大的(2300吨TNT)火流星事件,在2014年11月4日在内蒙古锡林郭勒盟发生了类似能量(450吨TNT)的火流星事件,虽然民间汇报了很多所谓陨石样本,但目前尚未有通过国际和国内(中科院紫金山天文台,国家天文台等)专业鉴定的本次事件陨石样本,北京天文馆也曾经派出专业团队寻找锡林郭勒盟事件陨石,但并未成功。

因此,大家也可以放弃寻找这次流星事件带来的陨石了,不仅几乎不存在这个可能性,而且这种流星体会迅速解体,云南那里到处是原始丛林地形地貌复杂也不适合搜寻,还是看看新闻学学知识吧。

如何监测这些事件?

由于落回地球的物质99.999%都会燃烧在大气层中,人类目前仅对体积和质量较大、距离地球比较近的小天体进行观测和预测,监测它们最为权威的组织是NASA在2016年成立的行星防御协调办公室(Planetary Defense Coordination Office)。监测的指标是距离太阳最近1.3个天文单位(日地距离为1天文单位)以内、30米直径以上的近地天体。

比30米直径较小的天体普遍认为对人类并没有威胁,因为它们极难幸存闯入地球大气这一关,基本都会在大气层内解体并烧毁,甚至极难有余下的部分落回地球。当然,落回地球的那部分也被叫做陨石,价格不菲。从近代人类开始收集并记录陨石以来,人类仅仅发现并明确标记了38660颗陨石,它们中绝大部分是体积极小的微陨石(2毫米以内直径),所谓“物以稀为贵”,价格自然也就上去了。但考虑到地球亿万年来每天都要被100多吨物体入侵,这个数量足以反应地球大气对地球的保护作用了。

也可以跟身边的亲朋好友说一声,嫦娥在中秋那天扔下来的根本不是月饼(实不相瞒,这块月饼还没有做小行星的资格),是烟花。

不过应该庆幸,这种事情虽然每天都在上演,但能够亲眼目睹一次真是幸运啊!当然,你也很不幸,貌似被我科普完,就感觉一点都不刺激了。

出品:科普中国

监制:中国科学院计算机网络信息中心
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