编者按：小行星“2024 YR4”真的会在2032年撞击地球吗？撞击概率是如何测得的？如果撞击真的发生，人类将面临怎样的后果？又该如何防御这类近地小行星的威胁？光明网记者邀请到国际宇航联空间运输委员会主席杨宇光，为我们就这些问题展开详细科普，让我们一同探索“天外来客”的奥秘。

NASA更新小行星2024 YR4撞击地球概率

　　问：根据NASA公布的消息“2024 YR4” 在 2032 年撞上地球的概率不断变化，最高公布撞击概率达到3.2%，这个概率是如何统计得出的？

　　杨宇光：2024 YR4作为一颗阿波罗族小行星，对它的发现是比较晚的。它其实是在2024年12月25日，通过了距离地球最近的点，距离约828800公里，相当于约2.156倍的地月距离，而它的发现是在通过近地点之后的两天，也就是2024年的12月27日发现的，那么对它的观测是在它远离地球的过程中进行的，目前其实不同的机构对于观测数据得到的轨道精度不一样，因此计算出它的碰撞的概率也不一样。

　　近期最高碰撞概率3.1%是怎么来的呢？之前美国宇航局基于55天的观测弧段，也就是对它进行了55天的观测获得的数据进行轨道预报，得到的碰撞概率是1/32，也就是大约3.1%，这其实已经是一个非常高的概率。

　　问：像“2024 YR4”这类近地小行星的，人类是通过哪些手段监测它们的行迹的？

　　杨宇光：2024YR4小行星撞击地球的概率，的确是基于观测数据得到的。其实对于天体，它们都遵循轨道动力学的相关规律。严格意义上来讲，如果我们精确地知道某一个自然或者是人造天体精确的位置和速度，那么在这之后，假如它自己不再喷射出其他的物质，比如说是受太阳照射，那么小行星的表面有物质的蒸发，或者说是人造天体它的火箭发动机工作，那么这个会改变它的轨道。在这样的情况下，我们可以精确地预测它之后的任意一个时刻的位置。

　　然而，完全精确地获得它的位置和速度是不可能的，所有的预测都是根据一个带有误差的初始位置和速度进行的。那么这个数据是怎么来的？其实也是基于之前的观测数据，因为我们知道2024 YR4这颗小行星，它是一颗阿波罗族的小行星，那么所谓的阿波罗族小行星，它不同于爱神族的、雅典族的以及阿特拉斯族的小行星，其轨道和地球轨道有交叉，而且它本身的轨道半长轴是大于一个天文单位的，但是它的远日点又小于地球的远日点，也就是它的整个运动范围和地球非常接近。

　　问：未来随着更多观测数据的获取，这个概率是有可能继续改变？

　　杨宇光：轨道动力学中有这样一个特点，即便你的观测或者说是你的测量，它的位置和速度精度是一定的，但是只要你的观测弧段足够长，那么你依然可以改善后续的预报的精度。而目前实际上由于2024YR4这颗小行星已经错过了最佳的观测时机，那么它通过近地点以后快速地远离地球，变得越来越暗。那么能够对它进行观测的小型望远镜已经越来越少了。

　　同一时期欧空局得到的碰撞概率是1.38%，还有一家意大利的一家观测机构，它得到的概率是2.27%，这个都不一样，所以说它主要是依据观测的结果对它进行轨道预报，而预报本身是带有误差的情况下，那么对它进行预报的，所以目前确实概率是不太一样的。

　　那么后续实际上还要对它进行观测，但是确实已经错过了最佳的观测期了。

　　目前因为它的亮度在不断地变暗，所以说能够对它进行观测的地基的望远镜尺寸要求是越来越大，也就要求你的口径特别大。但是天基的望远镜，你比如说詹姆斯韦伯望远镜还能够对它进行观测，而且詹姆斯韦伯望远镜，因为它是一个红外的望远镜，它还可以对2024YR4的其他特性，你比如说它的组成，那么进行一个分析，对于后续的预报都是非常重要的。

　　问：有消息称，“2024 YR4”将在 2025 年 4 月至 2028 年期间因距离过远而无法被观测，在这段观测缺失的时间内，有什么方法可以尽可能减少对其轨道预测的不确定性？

　　杨宇光：这一次观测我们得到的数据依然是非常有限，所以说后续对它的精确的轨道的预报，还要靠2028年的12月17日它再次接近地球，这个时候我们就可以确定，从现在到2028年还有4年的时间，那么根据轨道动力学的特点，观测的数据的时间间隔，或者说观测的有效弧段的时间越长，最后对于测量它的轨道越精确、越有利。

　　4年的长度足以确定它在2032年是否会撞上地球，那个时候就可以确定一个非常精确的概率了。那么理论上它将在2032年的12月22日格林尼治时间14点（北京时间22点）前后到达距离地球最近的距离——198,000公里，相当于0.52倍的地月距离。

　　这个过程中对于我们的准备应当说也是要求比较高的，那么到了2028年一定要充分利用这次机会，根据目前的观测的结果，它最可能的组成成分是岩质小行星，也就是主要由石头组成，而它可能的分类是S型、L型或K型。太阳系中的小行星有17%都是S型的，也就是它主要以硅基的物质组成，而它自转速度非常快。

　　这一次观测机会中，它的星等变化，星等亮度的变化大概是0.42等，根据它的亮度变化可以推测出它应该是一个细长的体型，它的长轴至少要比短轴长1.4倍，而它的自转时间根据亮度变化可以确定大概是19.5分钟，这是非常快的。

　　问：对于直径在 40 - 90 米级别的“2024 YR4”，如果真的撞击地球会造成什么样的后果？

　　杨宇光：如果2024 YR4撞击地球的话，它有可能相当于1908年俄罗斯的通古斯地区的那次大爆炸。因为这颗小行星目前根据它的亮度来判断，如果说它的反射率是在5%～25%之间，那么它的尺寸大概是40到90米，这个尺寸是非常大的。

　　这里我们可以做一个假设，一个岩质的小行星，我们假设它的尺寸是55米，它的密度是2.6克每立方厘米，经过计算可得它的质量可以达到几十万吨以上。而这颗小行星公转周期是3.99年，它的轨道平面相对于地球的轨道平面的夹角是3.41度，如果撞击地球，那么会有可能产生严重的局部地区灾害。

　　根据它的误差分布，其撞击带的可能出现的地点是这样一个顺序：从东太平洋开始，到南美洲，再到大西洋的赤道附近区域，再到中非以及东非的北部，然后再到阿拉伯半岛的西南部，再到印度洋的西北部，再经过印度，最后是到孟加拉国。这一串的区域都有可能是碰撞的区域，如果它撞击地球，根据轨道的计算，它的相对速度约为17.32千米每秒，而这样高的速度如果撞到地球的话，它的撞击能量大约是7780万吨的TNT的当量以上，那么这个能量是非常高的。

2024YR4艺术想象图 来源：网络

　　问：“2024 YR4”会在天空中解体吗？落在不同的区域是否会产生不同的影响？

　　杨宇光：因为它是一颗岩质的小行星，不是一颗金属质的小行星，所以大概率它在进入大气层以后就会解体，就会像下了一场流星雨一样，那么整个破坏区域的范围约为50公里。

　　如果落点是在大洋上，刚才讲了有可能落到东太平洋或者是大西洋和印度洋上，危害相对要小一些，也不会引起海啸，因为它是分散掉下来的。

　　但是如果落到陆地上，尤其是落到人口稠密的区域，那就会产生非常严重的区域性的破坏。所以说对它的关注还是必要的，它的破坏的范围可以达到方圆50公里，但是因为这颗小行星我们目前已经可以确定它的尺寸是小于140米的，即便是撞击地球产生了破坏，那么也只是区域性的破坏，不会造成全球性的灾难。

　　问：这颗小行星的轨迹还有哪些变化可能？

　　杨宇光：有一点比较意思，根据刚才讲的目前测定的它的轨道，它也有一定的概率会撞到月球。如果说撞到月球，它会是在2032年的12月22日的格林尼治时间的16点左右（北京时间12月23日凌晨左右）从距离月球82,000公里的地方经过，误差的范围大约是±53万公里，所以是有一定的概率会以13.9公里每秒的速度撞到月球。如果撞到月球的话，那么撞击的能量当量约相当于520万吨TNT当量，那么撞击的位置是在月球正面的“危海”以南的位置。

　　如果说真是出现这样的情况，也是一个非常难得的天文学的观测机会。詹姆斯韦伯望远镜对它的观测可以就是说持续到今年的5月20日，而且如果中间发生刚好从一颗恒星从它的前方经过，那就会发生掩星的现象，我们可以获得更多的信息。

　　当然，目前的监测的手段主要还是靠光学的手段，因为它距离地球都是百万千万公里以上，这么远的距离，就是说雷达基本上是很难作用的，所以一般都是用可见光或者是红外观测手段，对它进行观测。

　　问：对于近地小行星防御，现在人类有哪些手段被证明有效？哪些方法还在探索中？

　　杨宇光：目前无论是观测还是撞击地球的预报，应当说都是目前人类需要紧锣密鼓做的事情。

　　一旦我们在2028年确认了它极高概率会撞击到地球，而且是在人口稠密区域，那么我们是不是可以采用主动防御的手段来避免这样的灾难？实际上这个问题是比较复杂的，应当说这会成为一个小行星的防御任务，通过主动改变它的轨道这个手段的有效性其实已经被人类证明。

　　目前人类进行的小天体的撞击任务有两次，比较早的一次是在2005年美国的deep impact即深度撞击号，它带了一个372公斤的撞击器，撞击了坦佩尔一号彗星，它主要是进行科学研究。

　　第二次是美国的双小行星重定向测试，也就是DART计划。这个探测器是在2021年11月24日发射的，在2022年的9月26日，撞击了双小行星中的卫星，因为双小行星由它的主星——迪迪莫斯，尺寸大约780米，它有一颗绕它的一个小卫星叫迪莫菲斯，尺寸大约160米。2022年9月26日，DART探测器以6.6公里每秒的速度撞击到这颗比较小的卫星上，当时撞击的能量相当于三吨的TNT，而这个撞击对这颗卫星的轨道产生了一个非常显著的改变，使它环绕主星的周期缩短了32分钟，它的轨道产生了非常显著的改变。后来欧空机也发射赫拉号探测器测试撞击的效果，这个探测器还在飞向双小行星系统的路上，所以说目前这种撞击的手段实际上已经被验证是有效的。

中国科学院紫金山天文台在云南姚安曾进行过人类第11次成功预警小行星撞击 图源：央视新闻

　　问：除了撞击手段外，还有哪些手段可以预防近地小行星？

　　杨宇光：那么除了撞击之外，其实目前人类也在研究其他的手段。比如说采用核弹去把小行星给炸掉；还有将一个探测器着陆到它的表面，给它用一个发动机持续推进，改变它的轨道。这些方法从理论上来说都是可行的，与刚才讲的碰撞方式有一个共同的特点，就是实施得越早，需要对目标速度的改变也就越少，需要的能量也越少。所以，早准备、早干预它的轨道，其实是一个最有效的办法。

　　客观来讲，10公里以上的天体，如果撞击地球的话，可以产生生物大灭绝。就像历史上造成恐龙灭绝的那次撞击。如果是几百米到一公里以上的，可以产生全球性的严重的灾难。而几十米量级的，像这颗小行星就可以造成区域性的重大灾难。像过去我们碰到对地球有威胁尤其且体型庞大的小行星，撞击概率仅为几百万分之一到几万分之一，因此2024 YR4撞击概率相对来说已经很高了。需要提及的一点是，2024 YR4的撞击带的可能分布区域，并不在我们中国，所以至少我们中国的老百姓到2032年是不用过度焦虑的。

　　结果到2028年将会揭晓，如果说不能派一个撞击器去改变它的轨道，且判定该小行星很有可能撞击到某个城市，至少对这个城市还是可以进行提前疏散的，也许无法避免财产损失，但是可以尽可能避免人员伤亡，这是我们目前能够做的事情。

　　问：国际社会应如何合作应对来自天外的威胁？

　　杨宇光：那么对于咱们国家和国际上密切配合，有过成功预报小行星撞击这样的案例。对于后续的任务，其实我认为推进各领域的国际合作是非常重要的，因为我们知道这是一个公益事业，一个可能没有直接经济回报的公益事业。

　　大家应该加强联合沟通，尽可能地共享观测数据，使我们对于小行星的威胁的预报更加准确，这都是我们目前能够做的事情。未来，对于干预的过程，需要所有的航天大国和其他没有过航天能力或者航天能力较弱的国家，大家团结起来，来面对人类共同的威胁。（记者 焦子原）