2013年2月15日的日出时分，人们看到一个极其明亮、超凡脱俗的物体划过俄罗斯上空，然后在地球表面上空97000英尺的地方爆炸。在车里雅宾斯克及其周边地区，爆炸造成数千栋建筑受损，近1500人受伤。虽然这听起来像是科幻电影中的一个场景，但这个入侵者并不是一艘攻击人类的外星飞船，而是一颗与地球相撞的20米宽的小行星。令人担忧的是，直到那天早上这颗20米高的小行星进入地球大气层之前，没有人知道它的存在。作为一名天文学家研究天空中在短时间尺度上亮度变化的物体——用来探测其他恒星周围的行星的观测结果。研究的很大一部分是了解我们如何更好地设计和运行望远镜来监视不断变化的天空。这很重要，因为用来探索其他星系的望远镜也被设计用来帮助我的同事发现我们太阳系中的天体，比如小行星与地球发生碰撞。
艺术描绘了一颗小行星与地球碰撞的过程概念图。图片：Mopic/Shutterstock
近地天体
流星是任何进入地球大气层的物质，在车里雅宾斯克流星在地球上消亡之前，它是以小行星的形式围绕着太阳运行。这些岩石天体通常被认为仅限于火星和木星之间的小行星带。然而太阳系中有许多小行星。一些，如车里雅宾斯克流星，被称为近地天体(neo)。车里雅宾斯克流星很可能来自一群名为阿波罗小行星的neo，该小行星以1862年的阿波罗小行星命名。
大型天气观测望远镜的外观，目前仍在建设中。图片：LSST Project/NSF/AURA, CC BY-NC-SA
有超过1600颗已知的阿波罗小行星被记录在JPL小型天体数据库中，它们的轨道可能会穿过地球的轨道，并且足够大(超过140米)，它们被认为是潜在的危险小行星(PHAs)，因为与地球的碰撞会毁灭该地区。过去这些碰撞的痕迹在月球上很明显，但地球上也有这种撞击的痕迹。墨西哥尤卡坦半岛上的希克苏鲁伯陨石坑是由希克苏鲁伯小行星造成的，它导致恐龙灭绝。亚利桑那州的巴林格陨石坑只有5万年的历史。问题不在于一颗危险的大小行星是否会与地球相撞，而在于何时?
寻找威胁
美国政府正在认真对待小行星撞击的威胁。在2005年NASA授权法案的第321条中，国会要求NASA开发一个程序来搜索neo。NASA的任务是识别90%直径大于140米的近地天体。目前他们估计，25000个PHAs中有四分之三尚未被发现。为了实现这一目标，一个由包括我在内的数百名科学家组成的国际团队正在智利完成大型天气观测望远镜(LSST)的建设，这将是提醒我们注意PHAs的重要工具。
一幅照片和一个基线设计渲染组合，展示了从通往工地的道路上完成外部建筑的视图。图片：LSST Project/NSF/AURA, CC BY-NC-SA
在美国国家科学基金会的大量资金支持下，LSST将在其10年的任务中寻找PHAs，每隔一小时观察同一区域的天空，寻找改变位置的物体。任何在一小时内移动的物体都必须离得如此之近，以至于它就在我们的太阳系里。由华盛顿大学(University of Washington)和喷气推进实验室(JPL)的研究人员领导的研究小组都已经制作出了仿真，显示LSST仅凭自身力量就能发现大约65%的PHAs。如果我们把LSST数据和其他天文观测数据结合起来，比如泛星和卡特琳娜天空调查，我们认为我们可以帮助实现90%的潜在危险小行星的目标。
防灾准备
地球和这些小行星都围绕着太阳运行，只是它们的轨道不同。对某颗小行星的观测越多，它的轨道就能被更精确地映射和预测。因此，最重要的任务是找到未来可能与地球相撞的小行星。如果一颗小行星在它发生前数小时或数天处于碰撞航线上，地球将没有很多选择。就像一辆汽车突然在你面前驶出，你无能为力。然而如果我们在潜在碰撞发生前数年或数十年就发现了这些小行星，那么我们就可以利用宇宙飞船将小行星推到足够大的位置，从而改变小行星的路径，使其与地球不会发生碰撞。
然而，这说起来容易做起来难，而且目前还没有人真正知道小行星的重定向能有多好。NASA和欧洲航天局已经提出了几项任务计划，但是到目前为止，他们还没有通过任务开发的早期阶段。私人非营利组织B612基金会(B612 Foundation)也在努力为一项小行星重定向任务募集资金，如果政府的太空项目不这么做，他们可能是第一个这么做的人。推一颗小行星听起来很奇怪，但当我们有一天发现一颗小行星与地球相撞时，很可能正是这种知识拯救了人类。
博科园-科学科普｜文：Michael B. Lund（美国范德比尔特大学物理与天文系博士后研究员）/Space
