雷淼

最近，一颗新发现的小行星刷屏，原因有些惊悚：据估算，这颗编号为2024 YR4的小行星或在7年后撞上地球，撞击概率约为2%！虽然随着未来观测数据的完善，这一概率随时可能发生变化，甚至反转“清零”，但也足够引起科学家的重视了。

说到小行星撞击地球，大家第一反应是会带来灾难，就像电影中哪吒遭遇的“天雷劫”。对地球而言，小行星撞击始终是一个不确定的危险因素。今天就来说说科学界如何关注“路过”的小行星？对于可能发生的撞击，我们有应对方案吗？

▲2025年1月27日，科学家用天文望远镜观察小行星2024 YR4，它因有极小概率于2032年撞击地球被密切监测。

“天雷劫”的概率怎样计算

先简要介绍一下小行星2024 YR4的关注点：按照2025年2月18日的最新估算，一颗直径在40米至90米之间的小行星有2.6%的可能性在2032年12月22日撞上地球。虽然有97.4%的可能性撞不上地球，但科学家仍在密切关注并继续观测这颗小行星，未来，撞击概率会根据我们对它进一步的认识而更新。

这颗小行星是在2024年12月27日由小行星陆地撞击持续报警系统（简称ATLAS）的智利观测站发现的，编号为2024 YR4，意为“2024年12月下半月发现的第117颗”。科学家发现了小行星，就要计算它的轨道。这么一算不得了，它围绕太阳运行的周期大约4年，2028年12月17日会再来地球附近晃一圈，但到下一次2032年12月22日出现时就不一定与地球相安无事了，可能会撞上来。

随着观测的进行，撞击概率在不断调整，从最初的1.2%逐渐升到现在的2.6%。如何理解这个概率呢？相当于20双花色不同的袜子杂乱地散落在暗盒里，随手拣两只，恰好就是一双。从另一个角度来看，2.6%的撞击概率相当于在说97.4%撞不着，所以大家也不必太担心。

再来说说这个概率是怎么估算出来的。科学家使用一种叫作“蒙特卡罗”的统计方法，在测量误差范围内对小行星的多个轨道数据进行各种组合。举个例子，一个标枪投手的投掷速度在每秒20米至24米之间，出手角度是30°至34°，用3个可能速度（20米、22米、24米）和5个出手角度（30°、31°、32°、33°、34°）两两组合，就能模拟出15个落点结果。如果每样数据多取几个点，或者影响标枪落点的还有其他指标，那么落点的可能性就会更多地被计算出来。

科学家使用“蒙特卡罗”方法对2024 YR4的轨道进行大量模拟后，得到了2032年12月22日，这颗小行星穿越地球轨道时可能经过的位置。这些位置可以表示为许多取样模拟点连成的一条红线，在太空中绵延逾百万公里。坏消息是目前地球就卡在这条红线上，好消息是地球直径为12756公里，在红线上只占极小一段。撞击概率基本上就是地球直径除以红线长度得出的。

观测得越久，获得的数据越多，对轨道的计算越有把握。好比把一个圆分成360°，倘若只看其中的5°，很难判断圆有多大，甚至都看不出那是个圆弧。所以，如果观测弧非常短，就可能算出完全错误的轨道，甚至“跟丢”小行星。以2004 PR107为例，最初只有一天的观测数据时，它的轨道被错误地估算到海王星以外，之后就“顺利失踪”了。等它再次出现被当作一颗新小行星时，已是2012年，由于这次的观测时间比较长，科学家才发现它是一颗主带小行星，运行轨道只比火星远一点儿。

对于2024 YR4而言，随着后续观测获得更多、更准确的数据，其轨道的不确定性会越来越小，最终有两个发展方向：一是红线越来越短，却始终两头卡着地球，撞击概率越来越高；二是红线缩短或偏移，把地球避过去了，撞击概率忽然归零，地球躲过了“天雷劫”。

小行星的撞击破坏力有多大

除了撞击概率之外，科学家还会审视小行星的尺寸，因为它代表着小行星的破坏能力。

按照目前的观测数据，假设这颗小行星届时真以极小概率撞上地球，它会从地球轨道内圈冲过来，可能的撞击范围从墨西哥南方的太平洋海域向东延伸，涉及哥伦比亚、圭亚那、加纳、也门、孟加拉国这条连线上的许多地区。这条撞击范围线离我国最近的一端位于印度-孟加拉国-缅甸三国交界附近。只不过，小行星不会撞击整条线，而只会击中线上的一点。

其实，每天都有数不清的流星体冲进地球大气层，它们细如沙砾，根本影响不到地面上的人。但2024 YR4毕竟不是这些流星体，如果撞到地球，破坏力会有多大呢？

目前，这颗小行星的尺寸只是个估计值，因为它实在太暗了。有个“视星等”指标用来衡量天体亮度，数字越大，天体越暗。2024 YR4现在的视星等为24，相当于站在15000公里外看一支蜡烛，这已经接近地面望远镜的观测极限。通过光谱分析（看小行星反射的太阳光里有哪些波长被吸收），科学家认为2024 YR4很可能是一颗硅酸盐质为主的S型或L型小行星，再根据这类小行星的典型反照率和观测到的亮度，推测其尺寸在40米至90米之间，与1908年6月30日撞击西伯利亚并造成通古斯大爆炸的那颗小天体基本相仿。

通古斯大爆炸荡平了2150平方公里的森林，冲击波震碎了650公里内的窗户玻璃，而在5700公里外的英国，刚刚问世的气压记录仪也侦测到了爆炸引起的气压波动。幸好当时的通古斯人烟稀少，一个多世纪前的那次撞击对人类没有造成太大影响。2150平方公里是个半径26公里的圆，相当于一座大城市，和5亿多平方公里的地球面积相比，只能算是小范围的冲撞损毁。

科学界还有个“都灵指数”，用于评测近地小行星撞击地球的危险程度，它与撞击概率和小行星尺寸均相关。都灵指数从0到10，数字越大越危险。根据2024 YR4的已知情况，它被评为3级，意为它有1%以上的可能性造成小范围冲撞损毁，如果小天体在10年内会靠近地球，就要通知公众及有关部门。

未来7年科学家会做些什么

2024 YR4并不是史上危险评级最高的小行星。在它之前，曾有一颗“毁神星”的都灵指数被评为4级。单看“毁神星”这个名字，就知道它有多吓人。它和地球的撞击概率曾被评估为2.7% ，并且直径为370米，比2024 YR4的块头还要大一个量级。但很快，科学家就在历史观测记录中找到了它的身影，通过全面审慎的观测，修订轨道数据，把它的撞击概率归零了。“毁神星”将在2029年4月13日，从离地面31600公里处飞掠过去，比同步卫星离地面还要近。

那么，“毁神星”的故事能否复制？在未来7年多时间里，要如何应对2024 YR4这个不确定因素呢？

天文学家也会尝试“倒旧账”，看看2020年甚至2016年，这颗小行星接近地球的时候，有没有无意中闯进哪座巡天望远镜的视野。如果通过回溯，能够找到这颗小行星的身影，就能为它的轨道计算提供极有价值的历史数据，大大提升预测精度。目前，这方面的调查还没有收获。

所以，天文学家会继续跟踪这颗小行星，通过更长的观测弧来获取更精准的数据，缩小模拟演算中的不确定性，无论祸福，都力争让“靴子尽早落地”。但这颗小行星正在和地球渐行渐远（2028年才会重逢，再下一次就是2032年的“小概率”撞击了），所以它会越来越暗，越来越难以观测。最初发现它的望远镜口径只有半米，后续的地面光学观测必须依靠10米口径的望远镜，但最多能勉力坚持到2025年4月。运行在太空中的韦布空间望远镜已经安排了3月到5月的观测计划，在近红外波段测量这颗小行星的反照率和尺寸。

在小行星2024 YR4远离地球的这些年，天文学家还可以利用掩星事件来进行间接观测。“掩星”就是指小行星运行到遥远恒星和地球之间时，会遮挡住恒星的星光。由于恒星都十分遥远，它们在望远镜里只是一个点，因此小行星依次掩蔽的那些恒星能够准确指示出其运行轨道。通过掩蔽的时长，还可以测算小行星的尺寸。例如，恒星在望远镜视野里消失了0.003秒，而小行星的横越速度是每秒15公里，那么小行星在这个方向上的身长就是45米。由于掩星的直接观测对象是恒星，所以不需要更换更大尺寸的望远镜。

2024 YR4的下次回归是2028年，这将是确认各项数据的一次“彩排”机会。从该年6月起，它的亮度将再次上升到能被地面望远镜观测到的程度。但愿在科学家的通力合作、不懈努力下，能够尽早听到撞击概率归零的好消息。

我国建近地小行星防御系统

万一2024 YR4最终真要投入地球的怀抱，又当如何？当前，人类所掌握的科技手段尚未形成成熟的主动防御方案，最有把握做的还是地面疏散。这颗小行星留给人类的时间相当充裕，在提前7年多预知风险的情况下，安全疏散应该做得到。

面对这颗都灵指数为3级的小行星，联合国同时启动了国际小行星预警网（IAWN）和空间任务规划咨询组（SMPAG）的撞击响应机制。前者的目标是协调全球资源对小行星开展不间断联合观测，共同分析评判最新观测数据；后者的职能是在发现高危小行星之后，决定人类应当如何应对。自2017年以来，这是两个组织首次启动真实的小行星撞击应对工作，我国是这两个组织的成员。

此前，人类已经实证了主动防御的可行性：2022年的双小行星重定向测试（DART）任务使用一枚撞击器成功击中目标“孪小星”，使其围绕同伴“孪大星”的运行周期缩短了32分钟。莫要小瞧这32分钟，要知道地球走完自己的一个身长也只需要7分钟左右，如果一颗小行星瞄准地球扑过来，却被外力“推一把”，从而加快或延迟了7分钟，或者“四两拨千斤”地带偏轨道，那它自然就撞不着地球了。科技发展日新月异，待到2032年，人类将具备更强的防御能力。

在人类文明与宇宙的漫长博弈中，小行星撞击始终是悬于头顶的“达摩克利斯之剑”。全球科学家正以“行星防御”为纽带展开协作，这场关乎人类命运的共同行动，是尖端科技的竞技场，更是文明存续的守护线。

2022年4月，中国国家航天局表示，我国着手组建“近地小行星防御系统”。近年来，我国在小行星防御领域取得了长足进展，正在酝酿开展一些工程任务，建设一些望远镜。2024年9月，在第二届深空探测国际会议上，我国发布了“伴飞-动能撞击-伴飞”模式的近地小行星防御任务方案设想。大家最近或许已注意到，国家国防科技工业局重大专项工程中心还设置了“行星防御岗”，实施近地小行星的监测预警研究。这些进展并不是为了眼前这颗新发现的危险小行星量身定制的，而是为了帮助地球在宇宙中实现更通用、更普遍的“长治久安”。

未来，我国不仅要全面加强设备配置和性能，提升业务化运行的模型算法能力，还将培养专职从事小行星防御的人才队伍，为保卫地球家园贡献中国智慧和中国力量。

（作者为中国科普作家协会会员）