近地物体相机执行拍摄任务模拟图
火山、海啸、气候变化……地球生物被“洗牌”的姿势可谓层出不穷。而其中最令人“猝不及防”的，当属天外来客——陨石的来访。
7月25日，一颗57~130米直径的小行星以相对地球24.5 千米/ 秒的速度和我们“擦肩而过”，距离地球仅7.3万千米（约为地月平均距离的五分之一）。如果这个家伙真的与地球“亲密接触”，造成的破坏无疑是灾难性的。
而值得一提的是，与那些长期被记录在案和时刻受到“监视”的小行星不同，这颗名为2019 OK的天体，是在飞临地球的前一天才被人们发现的，这着实令天文学家们捏了一把汗。
从美丽尘埃到恐怖灾难定制
其实，自从地球形成开始，这些天外来客就频繁“拜访”地球。早期的陨石撞击，对地球的“成长”起到了积极的作用——比如说促进早期地壳形成。
但后来，地球上演化出了千姿百态的生命，天体撞击就成了影响生物生存的威胁。而同为地表生物的我们，也因此格外关注此问题，尤其是那些破坏力强大的大型陨石和小行星。
那么，什么样的天体碰撞可能会对我们造成伤害呢？这由它们的“体型”说了算。
如果掉下来的物质很小，如进入大气层后减速的灰尘颗粒，几乎不经历加热过程。这些细小的灰尘颗粒经常会被平流层的飞机捕捉到。
当掉下来的物质稍微大那么一点，进入大气层后就可能形成美丽的流星，个别情况下还能形成壮观的流星雨。在坠落过程中，大部分的能量转化成了美丽的等离子尾巴。这种级别的天体不会对我们造成巨大伤害。
一旦掉下来的物质大小达到米级，降落时往往产生具有破坏力的冲击波，它们的到来经常伴随着巨大的声响和刺眼的强光。例如在2002年6月6日的东地中海和2009年10月8日的印度尼西亚，这两次撞击的天体都只有10米左右，但是都释放了不亚于广岛原子弹的能量。所幸这两次撞击地点都远离人类居住区，没有造成人员伤亡。
尺寸达到几十米的陨石，在降落过程中只有少量能量转化成了等离子体和辐射，大部分能量还是会转化成声音和冲击波。
一旦它降落在人类聚集区，就会造成严重的生命财产损失。比如2013年2月，一颗直径仅20米左右的陨石从天而降，尽管不是结实地撞击地球，只是斜擦过地球时在3万米高空碎裂，就在俄罗斯车里雅宾斯克造成了广泛的地面破坏和大约1500人受伤，大多是被震碎的玻璃划伤。
如果陨石达到了100~500米大小，就会在地球上砸出巨大的陨石坑，释放出大量的溅出物，场面足以遮天蔽日。
如果撞击地球的天体达到了10千米左右，产生的大量喷出物会围绕在地球周围并长期影响地球气候。白垩纪-古近纪之交的生物大灭绝事件就和这种规模的天体撞击有关 。
为什么只提前了一天才发现？
对太阳系里这些熊孩子一样乱跑的小天体，天文学家们早就又担心又害怕，尤其是其中的近地小行星——直径1千米以上且轨道跟地球轨道有交叉的小行星——天文界专门组织了巡天监测任务。承担看守工作的有Pan-STARRS、ATLAS、SONEAR和Catalina等。不久前这惊险的一幕，就是被巴西的SONEAR发现的。
其实11年前也有一次类似经历，2008年10月6日Catalina巡天系统发现了一个直径4米多的小天体要撞击地球，20小时后的10月7日，这颗刚刚被命名为“2008 TC3”的小天体，就在苏丹北部努比亚沙漠上空爆炸，化做耀眼的流星雨。
科学家之所以没能更早地发现“2008 TC3”和“2019 OK”，完全是因为这种直径只有几百米甚至几十米的天体实在太暗了。如果在夜晚可观测到的话，发现难度还相对低些，可是如果运行轨迹刚巧淹没在太阳光中，那科学家们就算瞪瞎了眼睛也不可能看到。更何况承担大范围巡天任务的都是小口径望远镜，只有专注小范围天区的工作才使用大口径望远镜。
另外一个困难就是引力扰动影响，小天体很容易受行星或卫星的影响改变轨道，这种轨道改变本质上是混沌系统，不能长期精确预测，只能持续跟踪观察，并根据观察数据不断更新轨道计算结果。
当然，真正世界末日级别的威胁主要还是来自于直径在1千米以上的小行星，比如6500万年前灭绝了恐龙的那颗小行星，据估计直径大约10千米左右。自从近地小行星巡天监测成为一个专门任务以来，已经有近900颗直径1千米以上的小行星被密切监视着。
天体防御：刚起步的人类事业
巨大的天体撞击地球会带来不可估量的灾难，想要解决这个关系全人类生存的大问题也不容易。
例如，我们具体要开展什么样的科学技术工作，分别对什么样的天体进行防御？如果需要开展类似的研究，可能会面临大量的经费和心血付出。这些潜在的测试和防御系统该由谁来建立和负责？为了进行天体防御，国家之间又该进行怎样的合作？
1994年7月17日4时15分，一颗名为苏梅克-列维九号的彗星碎片与木星相撞。这一直观撞击事件引发了人们对天体撞击的防御意识，科学家们开始积极主动地展开防御性观测。研究的主要对象是近地天体，即近日点距离小于1.3个天文单位的天体总称。
然而观测和监控近地天体并不是一项容易的任务。观测内容主要集中在它们的位置、体积大小、轨道和其他性质上。来自美国加利福尼亚州帕萨迪纳喷气推进实验室、近地天体广角红外线探测望远镜的首席研究员艾米·美因茨和她的同事们，专注于利用空间红外相机技术来帮助寻找近地天体。但是在茫茫太空大背景下，近地天体显得又小又远，对不同尺寸的近地天体进行测绘，就像是在黑色的夜空中寻找煤块或打印机墨粉一样。
对不同大小陨石的防御策略有很大不同。小型陨石很难被发现和预测，但是它们不会对地球造成巨大伤害。而那些大尺寸、能够造成巨大破坏的陨石，虽然很容易检测到，但如果真的朝地球飞过来，我们能做的非常有限。
首先，我们必须保证在近地天体距离地球较远的时候就发现它们，这样才能最大限度地保证反应时间。其次，稍小一点的也许可以将其破碎，但是太大的天体，只能寄希望于在物理上“推动”近地天体远离地球撞击轨道。而计算这种推力所需的能量，则要进一步了解近地天体的大小、质量、内部组成和运动方式等其他特性。
在2019年行星防御会议上，科学家们就针对陨石威胁的问题展开了讨论和“模拟演习”。在其中一项演习中，一颗140~260米级别的小行星正在以19千米/秒的速度飞向地球，一旦发生碰撞将释放出100兆吨~800兆吨TNT当量的能量（相当于7000~450000颗广岛原子弹）。科学家拟定的策略，是联合NASA和其他国际合作单位，在它给地球造成严重破坏之前，使用多个撞击器将其推离撞击轨道。
不过对于此类计划，也有很多质疑的声音。地球已经几千万年都没有经历大的天体撞击事件了，如此兴师动众是否有必要？对此，近地天体研究中心主任保罗·乔达斯表达了他的观点：“我们需要不断挑战自我，提出尖锐的难题。如果不对最坏的情况进行研究，那就什么都学不到。”
显然，宇宙天体防御事件难度巨大，现阶段的观测和模拟仍是这项伟大人类事业的初步工作。对于陨石的防御问题，人类仍有很长的路要走，好在世界各国正在为应对困难而积极合作，尽最大努力把“飞来横祸”的灾难降到最低。
文/绿洲（我是科学家公众号）
（绿洲）
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