如果有一天,一颗巨大小行星铁定要与地球相撞,我们怎么办?中国空间技术研究院嫦娥四号探测器项目执行总监张熇教授的团队近日发表研究称,如果距撞击只有一周时间,核武器将是唯一选择。《南华早报》报道,这项研究已发表在《中国科学:技术科学》期刊上。

报道称,中国深空探索计划已升级为行星防御计划,并正在建设新的基础设施,包括大规模雷达探测网络。

张教授团队对不同类型小行星施加各种外力进行了研究,包括核爆、动能撞击、附着推离、离子束推离、质量驱动、引力牵引、太阳光压和激光烧蚀等,结果表明,如果只剩一周时间的话,唯一的选择是核武器。

研究指出,100万吨当量的核弹头可以抵御直径50米的碳质小行星,如果主要成分是硅的话,所需当量会更大。

不过我觉得科学家们的研究可能太过谨慎,因为这似乎和我们的直觉不符。比如美国1962年7月6日在内华达州进行的“Sedan”核试验,10.4万吨当量的核弹在地表爆炸,形成了直径390米,深达100米的巨大弹坑,远远超出了50米直径的小行星。

最简单的办法是考虑引力结合能,也就是松散物质通过万有引力聚集在一起的能量,它等于将这些物质移动到无限远处所需的能量。如果我们将一个天体的碎片移动到无限远处,它们就不可能再结合在一起了,就可以算是被彻底摧毁了。

引力结合能和重力常数G、球体质量M和半径r有关,公式是U=0.6GM^2/r。

比如对地球来说,引力结合能是2.24×10^32焦耳,相当于太阳一个星期释放的能量总和,所以要摧毁我们的地球可能颇为不易。

如果是白垩纪撞击地球,摧毁恐龙的直径10公里小行星,密度按小行星平均约3克/立方厘米来算的话,引力结合能是9.88×10^18焦耳,相当于23.6亿吨TNT,可能和目前地球上所有核武器总当量差不多。

而一个直径1公里的小行星,引力结合能是4730吨TNT当量,比广岛原子弹还小,这意味着一颗原子弹就足以将它摧毁,把碎片移动到无穷远处的地方,是不是很惊讶?一颗普通的原子弹就能做到!当然,这需要在小行星核心爆炸,如果是在表面爆炸的话,可能需要更大的原子弹。

碳质小行星一般密度在1.2至2.7克/立方厘米之间,我们还是按3克/立方厘米来算,一颗50米的小行星只需要370吨TNT当量就行了,一枚导弹就足以应对了。

是不是很意外?难道是科学家们算错了?我说的是摧毁小行星,可能会产生很多碎片留在轨道上,仍可能对地球形成一定威胁。科学家们是考虑推离,让它脱离撞击地球的轨道,比如这项研究中,我看到爆炸距离是1000米,可能就是为了避免小行星被炸碎吧。

不过外太空是真空,无法形成冲击波,1000米外爆炸,只有靠电磁辐射和粒子辐射,这个计算很复杂,我就不班门弄斧了。

当然,我这种计算只是理论上的,而科学家们的研究更为全面,考虑了多种可能性和不确定因素。

但无论如何,100万吨核弹摧毁一颗直径50米的松散岩石,也就是一栋楼,完全就是高射炮打蚊子,可以把它炸得连渣都不剩,根本没必要去偏转它来拯救地球。

从引力结合能公式来看,它是和半径成反比,和质量平方成正比,而质量又与半径的3次方成正比,也就是说引力结合能是和半径的5次方成正比,这意味着随着天体半径的增大,引力结合能将急剧增加,所以我们要摧毁10公里以上的小行星很困难,但要摧毁直径1公里以下的,应该是易如反掌,现有技术就能达到。

比如现在10万吨级的核弹,重量也就几百公斤,很多火箭都可以将它运送到远离地球的地方,只要导航精度足够高,完全可以在小行星到来之前,将其炸为碎片,即使不能移动到无限远处,部分碎片落入大气层,也不会造成像1公里小行星直接撞击地球那么大的伤害。

所以小行星撞地球可能并不可怕,人类现有能力足以保护地球免受重大灾难。当然前提是要及时发现小行星,并提前采取措施,所以中国将深空探索计划升级为行星防御计划,也是对人类命运负责的举措。希望全人类都能团结起来,共同行动,保护我们唯一的家园——地球。