紫金山天文台接连发现三颗新的近地小行星

天文学家盯紧“天外来客”

2月下旬以来,中国科学院紫金山天文台近地天体探测 望远镜已经发现三颗新的近地小行星!其中有两颗已与地球 “擦肩而过”,还有一颗“潜在威胁小行星”将于今年5月初飞 掠地球。为何近期接连发现新的小行星?它们会对地球产生 怎样的“威胁”?对于这些“不速之客”,人类该怎么去应对? 听听紫台专家怎么说。

接连发现三个“不速之客”

先认识一下这三个“天外来客”:2020 DM4,2月26日发现,直径近160米,预计今年5月初飞掠地球,届时离地球最近距离约为735万千米;

2020 FD2,3月17日发现,直径约为26米,已于3月15日飞掠地球,当时离地球距离约为32.8万千米;

2020 FL2,3月19日发现,直径约为20米,已于3月23日飞掠地球,当时离地球距离约为14.4万千米,这也是我国迄今发现的尺寸最小、与地球轨道距离最近的一颗小行星。

为何能在短短一个月内发现三颗新的小行星?紫金山天文台近地天体探测望远镜团组首席研究员赵海斌解释说,地球周围充斥着各种可能与我们“擦肩而过”的小天体,但是由于观测条件和观测能力的限制,人类并不能完全发现它们。近期接连发现三颗小行星,主要得益于良好的夜间观测条件和高效的数据处理手段。“它们只是无数个小行星的代表,发现这些‘不速之客’,监测它们,并进行预警,是我们的一项长期的重要工作。”

值得注意的是,3月15日飞掠地球的2020 FD2,轨道非常特殊,是一个超大偏心率的椭圆,其近日点在水星轨道以内,远日点在木星轨道之外。迄今为止国际上共发现了6颗类似轨道的近地小行星,而2020 FD2的轨道是其中倾角最小的(0.27度),几乎平躺在黄道面上,因此能与水星、金星、地球、火星、木星的轨道接近。

这三颗小行星均是由位于江苏盱眙的紫金山天文台近地天体探测望远镜发现的,这是目前我国口径最大(口径为104/120厘米)的施密特望远镜,配备了单芯片10K×10K像元CCD探测器。它主要用于搜索发现可能威胁地球的近地小行星,同时开展其它太阳系天体的实测研究。

“潜在威胁分子”威力有多大

发现和监测小行星,是为了守卫地球。

赵海斌说,小行星的爆炸威力和质量、速度、密度等有关。一般来说,直径10米以下的小行星经过大气层时基本就被烧蚀了,部分小行星烧蚀后会有陨石落到地面。而有研究显示,小行星的直径每增加10倍,爆炸威力就会增加1000倍。“一般来说,直径140米以上的小行星撞击地球,威力足以毁掉一个中等国家。”

在天文学上,直径大于等于140米且与地球的最小轨道交会距离小于0.05天文单位(约750万千米)的近地小行星,即被称为“潜在威胁小行星”。近期发现的三颗小行星中,将于5月初飞掠地球的2020 DM4便是这样一个“危险分子”。

不过,地球的“哨兵”一直在盯着它呢!2月26日晚,紫台近地天体探测望远镜在狮子座方向发现了正在接近地球的2020 DM4,科研人员敏锐地意识到这可能是一个特殊目标,随即上报国际小行星中心(MPC),实现信息国际共享,并立刻通知牵头组建的合作监测网内望远镜进行后随跟踪观测,包括紫金山天文台姚安观测站0.8米口径高精度天体测量望远镜和俄罗斯国际科学光学监测网中两台望远镜。随后,国际上另有8台望远镜也加入了跟踪监测。经过4天的接力追踪,最终汇总全球12个观测站点的数据,确定了2020 DM4的轨道,做好了迎接“不速之客”的准备。

“2020 DM4也是一颗Amor型近地小行星。”赵海斌介绍,Amor型近地小行星是一类特殊轨道的近地小行星,因首个发现的这类小行星被命名为Amor而得名,Amor是古罗马神话中的爱神,是悲悯、共情和爱的化身。这类小行星的轨道不与地球轨道发生交叉,而是从地球轨道外侧来接近地球,但大多数的轨道与火星轨道交叉。

根据观测数据,2020 DM4直径接近160米,其与地球的最小轨道交会距离为0.048天文单位(约718万千米),预计5月初飞掠地球时最近距离约为735万千米。“不过大家不用担心,虽然有威胁,但毕竟是潜在的。”赵海斌说,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。“我们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。”

必须在小行星“发现”地球前就找到它们

面对近地小行星的潜在威胁,我们该怎么去应对?

“小行星防御方法的研究全球已提上日程,但是在防御之前,发现和监测是至关重要的。”赵海斌介绍,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。“只有了解防御对象的特性,才有可能做出正确的判断,提前进行精确预警并采取防御措施。”

赵海斌说,近阶段,我国对于近地天体监测预警能力急需提高,而建设口径更大的巡天望远镜是当务之急。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等,这些也将是这一学科领域未来发展的重要方向。

目前,我国观测水平日益提高,国际合作也在不断加深,2018年2月,我国作为正式成员加入国际小行星预警网,紫金山天文台作为我国该领域的最重要力量,一直致力于我国自主的近地天体监测预警观测网建设。此次2020 DM4的发现很大程度上得益于已经在运行的一个小型监测预警网,通过“东部望远镜先行发现,西部望远镜后随认证”的综合观测模式实现。

据介绍,除了开展现有设备组网观测,紫金山天文台正在推动建设更大口径的下一代近地天体监测预警设备来系统性地提高能力,从而在国际小行星监测预警领域中发挥更重要的作用。

虽然对地球具有潜在威胁,“不速之客”小行星却也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,可为研究太阳系的演化提供丰富的资料。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“亲密接触”,多携带丰富的水和贵金属等资源,有着近地空间资源探索的可能。

记者 蔡姝雯