小行星撞击导致的死亡人数评估:必须时刻关注它

2017年05月17日 09:38 新浪综合
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  来源:太空联盟公众号

  这不是海啸,也不是地震。甚至连毁灭性的小行星撞击都不是。不,如果一颗小行星杀死了你,那么小行星的坠落和爆炸所带来的强风和冲击波很有可能是罪魁祸首。这是最近计算机模拟的研究成果之一,该研究对100多万颗可能撞击地球的小行星的致命危险进行了研究。

  在极端情况下,模拟一颗200米直径的小行星以20千米/秒的速度呼啸而过,并重击伦敦,将造成超过870万人死亡。2017年3月27日,行星科学家克莱门斯·朗夫和他的同事在“陨石学与行星科学”网站报道,近四分之三的世界末日场景源于强风和冲击波。

  在另一个报道中,科学家观察了可能撞击地球的120万颗直径达400米的小行星。模拟实验显示,由于强风和冲击波死亡的人数约占所有因小行星撞击死亡总人数的60%。4月19日,朗夫和同事在《地球物理研究通讯》中报道,先前许多研究中被称为头号杀手、因撞击而产生的海啸,只造成了约五分之一的死亡。

  “这些小行星不是我们日常关心的话题,但后果很严重,”朗夫在英国南安普顿大学说道。即使小行星在到达地球表面之前发生爆炸,也能产生高速强风、大气中的压力冲击波和巨大的热量。那些足够大的、在大气层中幸存的小行星,撞击地球的话,将带来更大的危害,如引发地震、海啸、飞行残骸,当然还有巨大的陨石坑。

  虽然,之前的研究通常单独考虑这些机制,但朗夫和同事们首次评估了这些撞击所带来的各种效应的致命性。每个效应所造成的危险评估,未来将帮助政府领导决策:是将小行星飞行方向偏转,还是让它撞击地球。美国宇航局喷气推进实验室一位没有参与此项研究的科学家史蒂夫·切斯利这样认为。

  120万颗模拟的撞击体对应5万个不同撞击地点、不同撞击速度和不同撞击角度的轨道。每个轨道运行着24颗直径从15米到400米不等的小行星。约有36000颗小行星将落到水中,落水概率为72%。

  致命性评估,始于人口分布和由坠落小行星释放能量的数值模拟。这些能量随后与现有由极端天气和核爆造成的伤亡数相比较,以计算小行星在不同距离的影响的致命性。朗夫和他的团队专注于撞击的短期影响,而不是长期后果,那些由灰尘吹到大气层而引发的气候变化不被考虑在内。

  (每一种效应的死亡数都是独立计算出来的,这意味着那些可能死于多种原因的人被数了多次。朗夫说,这种重复计算可以更好地比较效果,但它确实会在撞击地点附近造成更多的死亡。)

  这个项目模拟了120万颗不同的小行星撞击地球,评估了小行星坠落的每个效应可能导致的死亡人数(下面的交互式中显示了三类小行星模拟的平均值)。可能死于两种或多种影响的人被包括在多列中。

  模拟显示,虽然最致命的撞击杀死了近1.17亿人,但是许多小行星并不会构成任何威胁。超过一半的小行星直径小于60米,这些小行星与所有直径小于18米的小行星一样,都没有造成死亡。直径小于56米的小行星甚至在爆炸之前,都没能抵达地球表面。该团队还发现,这些爆炸仍可能致命,因为其产生的巨大热量会烫伤皮肤,高速强风会刮起碎片,高压冲击波会震裂人体器官。

  海啸成为小行星撞击的主要杀手,在每次撞击造成的死亡中,大概有70%-80%是由海啸造成的。即使是海啸,海水撞击导致的平均死亡数也只是陆地撞击的一小部分。科学家发现,这是因为撞击所产生的海啸相对较小,而且当它穿越海洋时会很快失去蒸汽。

  另一方面,陆地撞击在热浪、大风和冲击波中造成大量死亡,更有可能在人口密集的中心地带附近发生。对于所有能撞击陆地或者水面的小行星,它所产生的热量、强风和冲击波,会持续造成最大伤亡人数。而地面效应,如地震和爆炸碎片,导致的死亡人数不到总死亡人数的2%。

  然而,朗夫说,致命的小行星撞击是罕见的。大多数小行星很小,撞击地球只是发生在大气中,没有任何危害。较大的小行星,如2013年一颗直径20米的小行星,照亮了天空,并在俄罗斯的车里雅宾斯克市附近震碎了窗户,这种情况在100年里也只发生过一次。能够引发生物大灭绝的小行星撞击,比如6600万年前的恐龙灭绝,至少应该是10千米直径的小行星,这样的小行星撞击更为罕见,大约每1亿年才会撞击地球。

  小行星撞击已经够可怕了,如今,天文学家正在用自动望远镜观察天空,寻找潜在的撞击物。到目前为止,他们已经对占总数27%的直径140米或更大的小行星进行了统计。其他科学家正在进行大量运算,希望改变撞向地球的小行星的飞行方向。这些提议,包括像打台球一样,用高速宇宙飞船重击小行星。或者用接近于核爆的能量灼烧小行星的部分表面,从而像喷射引擎一样,用蒸发物将小行星推离。

  为应对即将到来的撞击,需要做出何种反应,最近的研究可以提供指导:是否要疏散或躲避,还是转移小行星的飞行方向。“如果小行星的大小在一定范围内,那么它的危险就来源于冲击波或者强风,你可以很容易在人口密集的地方掩蔽”,切斯利说。但如果小行星的坠落所产生的热量,撞击或者爆炸“成为一个更大的威胁,而你将面临火灾的危险,从而改变应对紧急情况的反应,”他说。

  美国宇航局行星防御官林德利·约翰逊说,要做出这些艰难的决定,需要更多关于小行星成分和结构的信息。约翰逊说,这些特性在一定程度上决定了一颗小行星的潜在破坏力,而团队没有考虑这些特性可能有怎样的变化。数个关于小行星的任务,正在试图解决这些问题。此前,美国宇航局提出改变小行星的飞行轨道,使之环绕月球,并派遣宇航员去研究它。但白宫最近的预算案削减了这个项目的经费。

  英国帝国理工大学的行星科学家加雷思·柯林斯警告说,在可能的撞击情况下,新研究中提供的平均死亡数做出的决定可能出现误导。例如,一个60米直径的撞击物在模拟中平均造成约6300人死亡。然而,只有少数高死亡率事件才会使平均数值膨胀,包括导致1200多万人伤亡的情景。事实上,大多数撞击物都远离人口中心,且并没有人死亡。不过柯林斯说:“你必须时刻关注它。”

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