近地小行星突破40000顆!可摧毀城市的尚有90%未知 地球安全仍需警惕。自古以來,當(dāng)人類仰望星空時,習(xí)慣于贊美群星的永恒與寧靜。然而在這浪漫的帷幕后,藏著一群沉默而危險的流浪者——近地小行星。它們是太陽系形成初期遺留下的“邊角料”,卻也是懸在地球頭頂?shù)倪_(dá)摩克利斯之劍,一旦撞擊地球,足以引發(fā)區(qū)域甚至全球性的災(zāi)難。
127年前,當(dāng)?shù)谝活w近地小行星在天文底片上留下那道暗弱劃痕時,人類才意識到自己對于這些潛在危險幾乎一無所知。截至2025年底,我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了40540顆近地小行星。人類對地球空間安全環(huán)境的認(rèn)知取得了顯著進步,也為未來化解潛在撞擊風(fēng)險贏得了更充裕的預(yù)警時間與主動權(quán)。然而,這場守護地球家園的戰(zhàn)役遠(yuǎn)未結(jié)束,持續(xù)的警惕與不懈的探索仍然無比重要。
如果把太陽系的形成比喻成建造一座高樓大廈,太陽和八大行星是這座大廈的主體架構(gòu),而小行星就是工地上殘余的建筑材料。絕大部分小行星都分布在火星和木星軌道之間的小行星帶,被稱為主帶小行星,它們對地球沒有任何威脅。
1857年,美國天文學(xué)家丹尼爾·柯克伍德在統(tǒng)計小行星軌道分布時發(fā)現(xiàn),小行星在帶內(nèi)并非均勻分布。他注意到,在與木星周期成整數(shù)比的軌道處,出現(xiàn)了一條條“空走廊”——后人稱之為柯克伍德間隙。1866年,柯克伍德給出了答案:木星的引力共振像一把無形彈弓,把恰好位于間隙處的小行星逐出小行星帶,其中一部分被甩向內(nèi)太陽系,成為近地小行星。
近地小行星是指軌道環(huán)繞太陽運行、近日點距離小于1.3天文單位(AU)的小行星。其中,1AU被定義為日地的平均距離,約等于1.5億公里。近地小行星與地球軌道的最近距離小于4500萬公里,可能近距離飛掠地球,極端情況下還會進入地球大氣層,對地球生物圈構(gòu)成威脅,甚至導(dǎo)致物種滅絕。
小行星撞擊地球并非危言聳聽,科學(xué)界普遍認(rèn)為,6600萬年前一顆等效直徑超過10公里的小行星撞擊地球,是導(dǎo)致恐龍滅絕的重要原因之一。2013年2月15日,一顆等效直徑18米的小行星在俄羅斯車?yán)镅刨e斯克地區(qū)上空發(fā)生“空爆”,其釋放的能量相當(dāng)于30顆廣島原子彈。盡管發(fā)生在地廣人稀的俄羅斯,小行星仍造成約1500人受傷、3000棟房屋受損的嚴(yán)重后果,整體損失超過2億元人民幣。
開展近地小行星防御,是延續(xù)人類文明、保衛(wèi)人民生命財產(chǎn)的必然需求,其潛在威脅日益受到國際社會的高度重視。2024年12月,聯(lián)合國大會正式通過決議,宣布2029年為“國際小行星認(rèn)知和行星防御年”。該決議旨在提升公眾對小行星及行星防御重要性的認(rèn)識,并推動國際合作,共同應(yīng)對近地天體可能對地球構(gòu)成的威脅。
我國同樣將近地小行星防御納入航天發(fā)展戰(zhàn)略?!?021中國的航天》白皮書明確指出,“論證建設(shè)近地小天體防御系統(tǒng),提升監(jiān)測、編目、預(yù)警和應(yīng)對處置能力”。
近地小行星防御包括監(jiān)測預(yù)警、在軌處置、災(zāi)害救援、國際合作等核心環(huán)節(jié)。監(jiān)測預(yù)警是整個防御體系的前置性基礎(chǔ),其核心目標(biāo)是提前發(fā)現(xiàn)可能撞擊地球的近地小行星,并對潛在撞擊風(fēng)險進行及時、精準(zhǔn)的預(yù)警。作為應(yīng)對近地小行星的第一道防線,監(jiān)測預(yù)警的重要性不言而喻——唯有通過早期發(fā)現(xiàn)與持續(xù)跟蹤,才能在應(yīng)對近地小行星撞擊事件的全流程中掌握戰(zhàn)略主動。
1898年8月13日,德國天文學(xué)家卡爾?古斯塔夫·維特在長時間曝光攝影時意外發(fā)現(xiàn)了一條快速移動的暗弱軌跡,這就是人類發(fā)現(xiàn)的第一顆近地小行星——愛神星。在早期階段,小行星觀測主要依賴膠片攝影,近地小行星發(fā)現(xiàn)效率較低。直到1990年1月1日,人類僅發(fā)現(xiàn)了134顆近地小行星。上世紀(jì)90年代中后期,CCD探測技術(shù)的引入,顯著提升了近地小行星發(fā)現(xiàn)效率。尤其是2005年以后,隨著卡特琳娜巡天系統(tǒng)、泛星計劃等設(shè)備相繼投入運行,近地小行星的發(fā)現(xiàn)進入快速增長階段。
2007年11月,近地小行星發(fā)現(xiàn)數(shù)量突破了5000顆;2013年8月,近地小行星發(fā)現(xiàn)數(shù)量突破了10000顆;2019年3月,近地小行星發(fā)現(xiàn)數(shù)量突破了20000顆;2022年9月,近地小行星發(fā)現(xiàn)數(shù)量突破了30000顆;2025年11月,近地小行星發(fā)現(xiàn)數(shù)量突破了40000顆。
2025年,人類總共發(fā)現(xiàn)了3192顆近地小行星,累積發(fā)現(xiàn)數(shù)量達(dá)到40540顆。其中,可引發(fā)全球級災(zāi)難的、等效直徑1000米及以上的近地小行星發(fā)現(xiàn)2顆,總計已發(fā)現(xiàn)877顆,編目完成率約95%。盡管整體掌握程度較高,但仍然有“漏網(wǎng)之魚”,我們不能掉以輕心。
可引發(fā)中小型國家級災(zāi)難的、等效直徑140米及以上的近地小行星,理論數(shù)量大約2.5萬顆,目前僅發(fā)現(xiàn)11528顆,仍有超過一半沒有被發(fā)現(xiàn)。2025年發(fā)現(xiàn)了該尺寸近地小行星342顆,發(fā)現(xiàn)數(shù)量在逐年降低,說明發(fā)現(xiàn)難度越來越高。
而對于更小尺寸的近地小行星,其已發(fā)現(xiàn)數(shù)量在理論預(yù)估總數(shù)中的占比更低??梢l(fā)大型城市級災(zāi)難的、等效直徑50米及以上的近地小行星,理論數(shù)量超過20萬顆,還有超過90%尚未被發(fā)現(xiàn);可引發(fā)城鎮(zhèn)級災(zāi)難的、等效直徑20米及以上的近地小行星,理論數(shù)量超過500萬顆,還有超過99%尚未被發(fā)現(xiàn)。
因此,我們的當(dāng)務(wù)之急是建設(shè)更多的望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng),開展近地小行星的系統(tǒng)性“查戶口”,在它們撞擊地球前提前發(fā)現(xiàn),并預(yù)警其撞擊風(fēng)險和危害效應(yīng)。
根據(jù)近地小行星軌道與地球軌道的關(guān)系,可以將近地小行星分為四種軌道類型。阿莫爾型(Amors):運行在地球軌道外側(cè),軌道半長軸大于1AU,近日點距離大于1.017 AU的近地小行星,也被稱為地外型近地小行星。它們的軌道與地球軌道不相交,不存在撞擊地球的可能性。阿波羅型(Apollos):軌道半長軸大于1AU,并且近日點距離小于1.017AU的近地小行星,也被稱為外叉型近地小行星。它們絕大部分時間運行于地球軌道外側(cè),但在近日點附近會穿越地球軌道,因此存在撞擊地球的可能性。阿登型(Atens):軌道半長軸小于1AU,遠(yuǎn)日點距離大于0.983AU的近地小行星,也被稱為內(nèi)叉型近地小行星。它們絕大部分時間運行于地球軌道內(nèi)側(cè),但在遠(yuǎn)日點附近會穿越地球軌道,存在撞擊地球的可能性。阿提拉型(Atiras):運行在地球軌道內(nèi)側(cè),軌道半長軸小于1AU,遠(yuǎn)日點距離小于0.983AU的近地小行星,也被稱為地內(nèi)型地小行星。它們的軌道與地球軌道不相交,不存在撞擊地球的可能性。
截至2025年12月31日,四種類型的近地小行星發(fā)現(xiàn)數(shù)量如下:可以看到,在所有已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的近地小行星中,存在可能撞擊地球風(fēng)險的阿波羅型和阿登型的占比超過了60%。這兩類近地小行星,是人類重點監(jiān)測的對象。
近地小行星本身并不發(fā)光,只能通過探測它們反射的微弱太陽光來進行觀測。因此,當(dāng)前發(fā)現(xiàn)近地小行星主要依賴光學(xué)巡天望遠(yuǎn)鏡。2025年,全球共有38臺光學(xué)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了3192顆近地小行星,其中大多數(shù)發(fā)現(xiàn)來自美國的巡天望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)。
2025年主要的近地小行星巡天系統(tǒng)及發(fā)現(xiàn)進展:泛星計劃巡天系統(tǒng)(Pan-STARRS):2025年發(fā)現(xiàn)近地小行星1280顆。該系統(tǒng)由兩臺口徑1.8米的大視場光學(xué)巡天望遠(yuǎn)鏡組成,位于美國夏威夷??ㄌ亓漳妊蔡煜到y(tǒng)(Catalina):2025年發(fā)現(xiàn)近地小行星881顆。該系統(tǒng)由1臺1.5米口徑、1臺0.7米口徑的大視場光學(xué)巡天望遠(yuǎn)鏡和1臺1.0米精測跟蹤望遠(yuǎn)鏡構(gòu)成,位于美國亞利桑那州。小行星撞擊末端告警系統(tǒng)(ATLAS):2025年發(fā)現(xiàn)近地小行星163顆。該系統(tǒng)包括4臺0.5米口徑的超大視場巡天望遠(yuǎn)鏡,分別部署在美國夏威夷、智利和南非。
以上三個巡天系統(tǒng)在2025年共發(fā)現(xiàn)了2324顆近地小行星,占據(jù)該年全球發(fā)現(xiàn)總量的72.8%。此外,其他部署在美國的巡天系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了553顆近地小行星,其中2.3米口徑的Kitt Peak-Bok巡天系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)了350顆近地小行星。美國在2025年總計發(fā)現(xiàn)近地小行星2877顆,占全球發(fā)現(xiàn)總量的90.2%。由此可以看出,美國在近地小行星發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域處于絕對領(lǐng)先地位。
在近地小行星發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域,中國科研團隊克服專用設(shè)備單一、口徑小等劣勢,取得了一定進展。2025年,紫金山天文臺盱眙站1.0米口徑的近地天體巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了6顆近地小行星,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與紫金山天文臺共建的2.5米墨子巡天望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了18顆近地小行星。
值得一提的是,中國天文愛好者在近地小行星監(jiān)測中展現(xiàn)出高度的活躍性和專業(yè)能力。2025年,星明天文臺利用部署在新疆阿勒泰的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了31顆近地小行星;甲馬兒燈天文臺利用部署在西藏的觀測設(shè)備發(fā)現(xiàn)了6顆近地小行星。這些結(jié)果充分表明,中國民間的天文力量在近地小行星監(jiān)測方面具備不可忽視的能力與潛力。
當(dāng)前,盡管近地小行星的監(jiān)測手段快速發(fā)展,但仍存在一些不足。存在監(jiān)測盲區(qū):目前近地小行星發(fā)現(xiàn)依賴地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡,易受到晝夜、季節(jié)、氣象等因素干擾,僅能在晴朗的夜空工作,有效觀測時間有限。如果近地小行星來自太陽一側(cè)方向,地基光學(xué)望遠(yuǎn)鏡可能無法及時發(fā)現(xiàn)。如2013年俄羅斯車?yán)镅刨e斯克小行星撞擊事件中,肇事小行星就是從太陽一側(cè)方向襲擊地球,從而躲過了全球光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的監(jiān)測,導(dǎo)致監(jiān)測系統(tǒng)在撞擊前沒有發(fā)出任何預(yù)警。要解決地基光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測盲區(qū),就需要把望遠(yuǎn)鏡發(fā)射到太空之中,利用太空沒有大氣、晝夜等優(yōu)勢,實現(xiàn)廣域天區(qū)不間斷監(jiān)測。
地理分布不均衡:目前用于近地小行星巡天的地基監(jiān)測望遠(yuǎn)鏡主要分布在西半球,尤其是美國境內(nèi)以及南美智利等區(qū)域,而東半球?qū)S糜诮匦⌒行茄蔡斓墓鈱W(xué)望遠(yuǎn)鏡數(shù)量少、口徑小。2025年,美國光學(xué)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了超過90%的近地小行星,而中國光學(xué)望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)比例僅約1.9%。要實現(xiàn)近地小行星撞擊風(fēng)險的全面監(jiān)測和精準(zhǔn)預(yù)警,需要全球協(xié)作,因此迫切需要在東半球建設(shè)專用的大口徑光學(xué)巡天望遠(yuǎn)鏡。
站在2025年的終點回望,人類用127年的時間把近地小行星的“戶籍簿”從1頁寫到了4萬余頁。我們已能自信地說,千米級的“文明殺手”已經(jīng)近乎盡收眼底。但也必須坦率地承認(rèn),仍有上萬顆140米級的“國家殺手”、二十余萬顆50米級的“城市重錘”、數(shù)百萬顆 20 米級的“城鎮(zhèn)炸彈”在暗處潛伏。
面向未來,我們不能等待,必須盡快織就一張?zhí)斓匾惑w、布局均衡、晝夜無盲的“天羅地網(wǎng)”,在小行星撞擊地球前鎖定它們的蹤跡,讓地球的安危始終掌握在人類手中。這不僅是對當(dāng)下人類生命財產(chǎn)安全的守護,更是對人類文明永續(xù)發(fā)展的責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。
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