發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)小行星，是全球科學(xué)家們的一項(xiàng)長(zhǎng)期工作目標(biāo)。

觀測(cè)最直接的目的是保衛(wèi)地球的安全，同時(shí)也能為研究地球的演化歷史提供豐富資料，為近地空間資源探索提供可能。隨著我國(guó)觀測(cè)水平的提升以及國(guó)際合作的不斷加深，未來(lái)，我們能更精準(zhǔn)地發(fā)現(xiàn)這些近地小行星，守護(hù)自己的家園。

近一個(gè)月，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)近地天體望遠(yuǎn)鏡連續(xù)發(fā)現(xiàn)3顆近地小行星：2月26日發(fā)現(xiàn)的2020 DM4，是一顆直徑近160米的“潛在威脅小行星”。根據(jù)軌道計(jì)算，它將于今年5月初飛掠地球;3月17日在六分儀座方向發(fā)現(xiàn)的2020 FD2直徑約為26米，已于發(fā)現(xiàn)前兩天在32.8萬(wàn)公里處飛掠地球;3月19日發(fā)現(xiàn)的2020 FL2直徑約為20米，于3月23日凌晨在約14.4萬(wàn)公里處飛掠地球，這也是迄今紫臺(tái)近地天體望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的與地球軌道距離最近的近地小行星。

它們是在茫茫星河間，與地球擦肩而過(guò)的無(wú)數(shù)小行星的代表。發(fā)現(xiàn)它們、監(jiān)測(cè)它們，并進(jìn)行預(yù)警，是全球科學(xué)家們的一項(xiàng)長(zhǎng)期工作目標(biāo)。

從數(shù)量到精度，觀測(cè)水平不斷提高

面對(duì)“不速之客”的造訪，必須在小行星“發(fā)現(xiàn)”地球前就找到它們，這才有可能提前進(jìn)行精確預(yù)警并采取防御措施。

紫金山天文臺(tái)副臺(tái)長(zhǎng)毛瑞青介紹，紫金山天文臺(tái)具有觀測(cè)小行星的悠久歷史。1928年，留美學(xué)生張鈺哲發(fā)現(xiàn)了“中華星”，這是中國(guó)人首次觀測(cè)發(fā)現(xiàn)的小行星。學(xué)成歸國(guó)后的張鈺哲擔(dān)任紫金山天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)，開創(chuàng)了我國(guó)小天體的觀測(cè)研究工作。

從上世紀(jì)50年代到80年代，我國(guó)主要利用紫金山上的一架40厘米雙筒折射望遠(yuǎn)鏡，開展小行星的觀測(cè)和研究。當(dāng)時(shí)的觀測(cè)手段是底片觀測(cè)，觀測(cè)極其辛苦，處理流程也非常復(fù)雜繁瑣，但也創(chuàng)造了一個(gè)輝煌的時(shí)期，發(fā)現(xiàn)一大批小行星和彗星，我國(guó)第一次近地小行星的觀測(cè)就在當(dāng)時(shí)完成。

到了上世紀(jì)80年代末，隨著城市燈光的亮化，需要尋求更好的站址和設(shè)備來(lái)延續(xù)這一工作。北京天文臺(tái)接過(guò)了接力棒，在興隆觀測(cè)站利用60/90厘米的施密特望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)，并引入了電子成像、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)等，觀測(cè)到多顆中國(guó)首次發(fā)現(xiàn)的近地小行星。

紫金山天文臺(tái)也在推進(jìn)近地天體望遠(yuǎn)鏡建造和盱眙天文觀測(cè)站建設(shè)。2006年10月，近地天體望遠(yuǎn)鏡正式運(yùn)行觀測(cè)，成為國(guó)際小行星聯(lián)測(cè)網(wǎng)中有影響的觀測(cè)利器，每年在該領(lǐng)域的400多個(gè)觀測(cè)計(jì)劃中觀測(cè)量名列前十，并在數(shù)據(jù)量前十的觀測(cè)計(jì)劃中數(shù)據(jù)精度最高。最近密集觀測(cè)到的3顆近地小行星，就是利用這臺(tái)國(guó)產(chǎn)近地天體望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展，它已成為一個(gè)可遠(yuǎn)程控制的、視場(chǎng)達(dá)到9平方度的巡天觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡，實(shí)現(xiàn)了海量觀測(cè)數(shù)據(jù)的近實(shí)時(shí)處理，提高了望遠(yuǎn)鏡對(duì)近地天體的巡天發(fā)現(xiàn)能力和其他瞬現(xiàn)天體如超新星等的探測(cè)能力。

紫金山天文臺(tái)近地天體望遠(yuǎn)鏡團(tuán)組首席研究員趙海斌介紹，世界各國(guó)的科學(xué)家們監(jiān)測(cè)小行星的手段還包括紅外觀測(cè)、雷達(dá)測(cè)量和空間探測(cè)，這些也將是這一學(xué)科領(lǐng)域未來(lái)發(fā)展的重要方向。

從預(yù)警到利用，監(jiān)測(cè)帶來(lái)多項(xiàng)意義

發(fā)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)小行星，最直接的目的就是保衛(wèi)地球家園的安全。

趙海斌說(shuō)，觀測(cè)發(fā)現(xiàn)近地小行星之后，通過(guò)進(jìn)一步監(jiān)測(cè)并精確定軌，可以分析其軌道特性，評(píng)估撞擊概率，預(yù)測(cè)隕落地球的時(shí)間、地點(diǎn)，然后基于對(duì)其材質(zhì)結(jié)構(gòu)等物理性質(zhì)的研究，評(píng)估可能發(fā)生的碰撞事件對(duì)地球環(huán)境和人類生存安全的危害程度。

直徑10米以下的小行星經(jīng)過(guò)大氣層時(shí)基本被燒蝕了;部分小行星燒蝕后會(huì)有隕石落到地面。小行星和地球都有自己的運(yùn)行軌道，當(dāng)二者的軌道相交，就有可能存在潛在威脅。但軌道運(yùn)行的參數(shù)，受制于觀測(cè)數(shù)據(jù)的影響，也會(huì)存在精度上的誤差。例如，2004年6月發(fā)現(xiàn)的“阿波菲斯”小行星，一開始曾被測(cè)算出2029年撞擊地球的概率高達(dá)2.7%。此后，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的觀測(cè)，目前已經(jīng)消除了該小行星2029年撞擊地球的概率。而前段時(shí)間觀測(cè)到的2020 DM4小行星，預(yù)計(jì)會(huì)在今年5月初于735萬(wàn)公里外與地球交會(huì)。研究團(tuán)隊(duì)表示，將會(huì)持續(xù)監(jiān)測(cè)這顆小行星，不斷修正觀測(cè)，以提供更精確的軌道數(shù)據(jù)。

這些年，多國(guó)科學(xué)家都在研究討論防御小行星撞擊地球的方法。目前來(lái)看，暫時(shí)還沒有嚴(yán)重威脅地球安全的目標(biāo)，隨著科技力量的增強(qiáng)，很多對(duì)地球的潛在威脅可以避免。不過(guò)，小行星對(duì)地球的“造訪”，也帶來(lái)許多主動(dòng)和積極的研究意義。“小行星是太陽(yáng)系的寶貴遺產(chǎn)。”趙海斌介紹，太陽(yáng)系形成時(shí)，未凝聚成大行星的物質(zhì)，構(gòu)成了目前的小行星帶。因此，它們還保留著許多太陽(yáng)系形成早期的信息，可以為研究太陽(yáng)系的演化提供豐富的資料。如果將近地小行星本身作為研究對(duì)象，也能從對(duì)它們的觀測(cè)和分析中，逐步了解其起源和宿命，以及為何呈現(xiàn)如此的多樣性。目前已知的近地小行星分為碳質(zhì)、石質(zhì)、金屬質(zhì)等多種類型，對(duì)研究分析地球演化歷史也將發(fā)揮重要作用。

此外，小行星與地球的“親密接觸”，多攜帶著豐富的水和貴金屬等資源，以及近地空間資源探索的可能。當(dāng)它們飛掠時(shí)，可以通過(guò)原位利用、在軌使用等，方便進(jìn)行空間站建設(shè)和科學(xué)探索。

從自發(fā)到協(xié)同，國(guó)際合作頻繁多元

2013年，是天文觀測(cè)史上重要的一年。當(dāng)年，一顆直徑17米、重量7000噸的小行星，斜著切入大氣層，在距離俄羅斯車?yán)镅刨e斯克小鎮(zhèn)地面24公里處爆炸解體。這一撞擊事件促使國(guó)際社會(huì)加強(qiáng)了對(duì)近地小行星的發(fā)現(xiàn)、監(jiān)測(cè)和預(yù)警合作，并于當(dāng)年12月經(jīng)聯(lián)合國(guó)大會(huì)批準(zhǔn)成立了國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)，以此來(lái)加強(qiáng)協(xié)調(diào)全球近地天體監(jiān)測(cè)和近地天體危險(xiǎn)防護(hù)。2018年，中國(guó)正式加入國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)。

實(shí)際上，來(lái)自“科學(xué)社區(qū)”即世界各國(guó)科學(xué)家們自發(fā)進(jìn)行的行業(yè)合作與研究分享，一直在進(jìn)行。

2012年12月，嫦娥二號(hào)衛(wèi)星在距地球約700萬(wàn)公里遠(yuǎn)的深空飛越“戰(zhàn)神”小行星，并在國(guó)際上第一次近距離拍下這顆小行星的光學(xué)圖像。在探測(cè)過(guò)程中，全球5個(gè)臺(tái)站的6臺(tái)光學(xué)天文望遠(yuǎn)鏡對(duì)其進(jìn)行跟蹤觀測(cè)，科學(xué)家們匯合分析了上百組觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行自主軌道確定，小行星定軌位置誤差在5000米以內(nèi)，為嫦娥二號(hào)近距離飛越小行星提供了重要依據(jù)。趙海斌介紹，建立和加盟國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)后，這樣的國(guó)際合作共享更加頻繁多元。同時(shí)，近年來(lái)紫金山天文臺(tái)也在積極推動(dòng)組建中國(guó)的小行星監(jiān)測(cè)網(wǎng)，以進(jìn)一步提高我國(guó)的觀測(cè)和預(yù)警能力。

今年2月，位于江蘇盱眙的近地天體望遠(yuǎn)鏡搜索到小行星2020 DM4時(shí)，科研人員立即將相關(guān)信息通過(guò)國(guó)際小行星預(yù)警網(wǎng)，上報(bào)國(guó)際小行星中心，國(guó)內(nèi)外共12家天文臺(tái)站先后加入觀測(cè)。經(jīng)過(guò)4天接力追蹤，各觀測(cè)臺(tái)站共同認(rèn)證數(shù)據(jù)并確定了這顆小行星的軌道，預(yù)測(cè)今年5月初，它將會(huì)在735萬(wàn)公里外與地球“擦肩而過(guò)”。

3月17日、19日，紫臺(tái)近地天體望遠(yuǎn)鏡連續(xù)監(jiān)測(cè)到的兩顆近地小行星，也是科研人員將數(shù)據(jù)與國(guó)際小行星中心共享，匯總?cè)蚨嗟赜^測(cè)站的數(shù)據(jù)，確定了其軌道數(shù)據(jù)，共同做好了迎接“不速之客”的準(zhǔn)備。(記者 姚雪青)