岩石撞击月球早在千年前就已引起人们的注意。
图解:年俄罗斯车里雅宾斯克上空,一颗陨石留下的尾痕。图片来自GETTYIMAGES,ELIZAVETABECKER/ULLSTEINBILD拍摄
科学家们试图通过研究月球上光的爆发,而更好地应对太空岩石对地球轨道卫星、航天器、将来可能建成的月球基地以及地面上的人们构成的威胁。
月球上的光亮小点被称为月球闪光,意味着发生了轻微,甚至不那么轻微的撞击。小行星撞击月球表面产生的能量足以让地球上的人都看到紧接着的爆炸。
第一个报道出来的闪光大概是在年6月,当时一群英国的修道士描述说月球的“角”被一分为二了。
来自哥伦比亚麦德林安提奥基亚大学的天文学家JorgeZuluaga(乔治·祖鲁阿加)表示:“这些修道士的故事在20世纪80年代的电视剧《宇宙》中广为人知。”
他也补充道,可能是修道士们看到的这次撞击形成了如今的22公里宽的佐丹奴布鲁诺陨石坑,从地球上看,这个陨石坑是地质历史上最新的位于月球边缘的伤疤。如果正是这次撞击的话,那确实是一次大爆炸。
Zuluaga(祖鲁阿加)说:“这次撞击的能量可能达到了数千兆吨级,意味着修道士们看见的是人类历史上所目击到的最大的一次爆炸(除了太阳耀斑)。”
他补充道,造成这次撞击的小行星可能有到0米宽——大到我们应该庆幸不是地球被击中。
在年,从地球上只能看到极其大的月球闪光。如今,欧洲有一个被称为近地天体月球撞击和光学瞬变(NELIOTA)的项目,使用位于希腊雅典国家天文台的1.2米望远镜来观测近地天体(NEOS)对月球的撞击,有些天体可能只有台球那么小。
因为月球表面反射的强光会掩盖NELIOTA的闪光探测器,这个项目只能在月球表面大部分还处于黑暗的新月阶段观测。
天文台的天文学家AlcesteBonanos(阿尔切斯特·博纳诺斯)表示,尽管有如此限制,NELIOTA项目已经在仅略多于90小时的观测时间内探测到57次闪光。她最近也在德国达姆施塔特的一次会议上报告了她的发现。
年1月21日的月全食期间,美洲和西班牙的天文学家观测到了另一次闪光。尽管大多数人都没有望远镜以观测闪光,但它发生在无数人正在观察月亮的时候,这次闪光因此吸引了大量媒体的注意。
Bonanos(博纳诺斯)表示,整个月球来看,每小时约有7次足以让NELIOTA观测到的撞击,或者说每万平方公里上就会有一次撞击。这听起来好像并不多,但是想想一年有个小时,撞击的次数就会很多了。此外可能还会有更多鹅卵石大小的陨石发生撞击,因为陨石太小,NELIOTA并检测不到。
类似的岩石也可能会撞向地球,在划过天空时会变成流星和火球。虽然大多数都很小,但也有例外。
年,一块直径20米的陨石在俄罗斯车里雅宾斯克上空发生爆炸,爆炸震碎了窗户,造成近1人受伤,其中大多数人是被飞溅的玻璃砸伤的。
年2月1日,古巴西部上空也发生了一起吨重(大概有车里雅宾斯克陨石的40倍)的陨石爆炸。这次没有人受伤,但有数百块碎片坠落,据报道甚至有一些碎片落在了房屋上。
但是从地球上研究这些是很困难的,从地面往上看,我们的视野是很局限的。
“监测月球上的闪光对研究会更加有效,”Bonanos(博纳诺斯)表示,“我们可以有一个更大的采样区域,这个区域的面积是我们通过观察夜空来采集样本的面积的倍。”
但是有一个问题。我们看到月球闪光时,实际上看到的是爆炸的能量释放,这是一个质量和速度的复合函数。明亮的闪光可能是小物体快速运动的结果,反之较暗的闪光可能是一个更大的物体较慢速运动的结果。
Bonanos(博纳诺斯)承认:“(撞击物的)大小还不能确定,”
她提出一种解决方法,可以观察流星雨期间的月球闪光,因为每群流星中所有粒子的速度和方向都是知道的。
借助于Zuluaga(祖鲁阿加)的团队开发的叫做引力射线追踪的方法,像古巴火球爆炸这样的事件可能也有助于解决这个问题。
引力射线与引力波无关,天文学家用引力波来研究远距离的太空事件。
引力射线追踪使用动画电影工业开发的数学工具来评估数千种可能的速度和撞击物可能到达的路径(即射线)。然后回溯与每条射线的入射物体相关的轨道,将它们与那些大到足以被望远镜发现的近地天体的轨道进行比较。
如果一条射线最后追踪到一个没有大型近地天体存在的区域,那它也不太可能是小岩石体的来路。如果它追踪到一个已知存在大量近地天体的区域,这条射线就有可信性.
通过一系列可能的候选路径可以近似得出撞击物的轨道,从中得到它的速度,结合撞击的能量还可以得到它的质量。
使用这种方法,Zuluaga(祖鲁阿加)的团队确定了年1月的撞击物——其爆炸当量为0.3-0.5吨TNT——尺寸很可能是篮球大小,重达7到40公斤,撞击速度约为每秒14公里,即每小时5万公里。
但这只是一个理论计算。
当古巴火球在月全食发生的几天后撞向地球时,Zuluaga(祖鲁阿加)发现这是一个测试他的方法的绝佳机会。
由于古巴火球是在光天化日之下飞入的,留下的烟雾痕迹被数十名游客拍摄下来,因此它的实际速度和轨迹都很容易计算。
于是Zuluaga(祖鲁阿加)把他的引力射线追踪技术应用到另一个撞击物上,使其在同一时间和地点进行撞击。
比较二者时,发现它们的撞击速度和方向是一致的。
研究小组好奇地对车里雅宾斯克的撞击物进行了类似计算,再次发现他们的计算结果非常接近于撞击物的空中轨迹所显示出的撞击速度和方向。
虽然这只有两个研究案例,但也表明Zuluaga(祖鲁阿加)的方法可能适用于撞击月球的物体。
想要在快速移动的大小岩石撞击到卫星或月球基地之前就探测到它们,仍有漫漫长路。在火球尚未出现之前,也不可能对车里雅宾斯克和古巴那样的火球事件发出预警。
Zuluaga(祖鲁阿加)在安提奥基亚大学的同事PabloCuartas-Restrepo(巴勃罗四世·雷斯特雷波)表示:“像坠落在车里雅宾斯克和古巴那样的陨石体积相对较小,因此在撞击前几乎无法探测到它们。”
但对我们构成潜在威胁的流星体降落在人口密集地区的频率比人们曾经认为的要高。年的新西兰奥克兰郊区就有一块1.3公斤重的石头砸穿屋顶落在了沙发上。
一个名叫沃尔特·布兰奇的人仔细查看了类似记录,发现截至年已经发生了起这样的事件,最早的可以追溯到年,当时有记录称一颗陨石砸穿了日本神社的屋顶。
“很遗憾,我们还无法使社会免受这种威胁,”Zuluaga(祖鲁阿加)团队中的第三名成员MarioSucerquia(马里奥·苏切奎亚)说。但他也补充道,是有可能计算出全球各地的撞击概率的,至少能算出人口密集地区的撞击概率。
他表示:“这应该有助于我们采取预防措施,”
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3.cosmosmagazine-Kylin
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