极限科学：陨石坑

5 万年前，一块直径超过 100 英尺、由镍和铁组成的致密陨石进入地球大气层。它以每小时 45,000 英里的速度冲向地球表面，撞上了北美茂密的森林。撞击在现在的亚利桑那州北部留下了一个大洞，深 590 英尺，宽 3/4 英里。

如今，我们称该地为陨石坑，为了真正了解该地的规模，我们派杰克·罗珀带我们通过视频游览了这一自然奇观。它让一代又一代的人着迷，但我们对小行星这一挖掘出这一非凡地方的现象才刚刚开始了解。

这里有小行星

为了了解陨石坑发生的事情，我们必须回到太阳系的起源。当太阳刚刚形成时，尘埃和气体开始围绕新恒星旋转。这些微小物体相互碰撞，在不断碰撞的过程中形成越来越大的物体。其中许多变成了行星及其卫星，但也有一些残留下来，特别是在火星和木星之间的区域。

两颗行星之间的空间中有数以万计的此类物体。有些是冰，有些是岩石。

重申一下视频中的简短词汇课：根据 NASA 的说法，小行星是围绕太阳运行的小型岩石体。彗星与小行星非常相似，但它们往往更冰冷，当它们接近太阳时，可以在太空中留下美丽的蒸汽痕迹。流星就是我们所说的小行星进入地球大气层时划过天空的火红条纹。陨石是小行星最终到达地球表面的残留物。

在主带中发生的事件往往会留在主带中，但偶尔一颗小行星会撞击另一颗小行星，或者以正确的方式穿过行星的引力，并被射入太阳系内部。

当这种情况发生时，小行星可能会进入新的轨道，坠入太阳，或撞击地球等其他行星。

“它几乎就像一台弹球机，”NEOWISE 项目首席研究员艾米·梅因泽尔 (Amy Mainzer) 说，该项目利用广域红外巡天探测器 (WISE) 航天器绘制小行星等近地天体 (NEO) 的地图。

在 2009 年至 2011 年的首次运行期间，WISE 太空船识别并绘制了太阳系内超过 34,000 颗小行星。自 2013 年 12 月重新启动以来，科学家已在太阳系内发现了 178 颗新小行星，其中 58 颗距离地球足够近，可以视为近地天体。

转折点

直到 20 年前，还没有人真正关注过陨石坑是否可能再次出现。梅因泽尔说，许多天文学家在考虑小行星时，都认为它们是“天空中的害虫”——不是因为它们构成了威胁，而是因为它们扰乱了对其他天体的观测。

1994 年，一切都变了。全世界都惊呆地看着舒梅克-列维彗星的碎片撞击木星——这是人类第一次观察到小行星与行星相撞。

这颗气态巨行星大气层中可见的巨大褪色痕迹有数个地球那么大，持续了数月之久。这让人们陷入沉思。在舒梅克-列维小行星与木星相撞之前，人们只是在相对温和的范围内追踪能够对地球造成严重破坏的近地天体。但在整个地球都目睹木星被撞击之后，人们对小行星（以及小行星撞击）的兴趣飙升。

好莱坞制作电影。

政府向 NEOWISE 等项目及其前身项目投入了大量资金，要求 NASA 查明有多少颗可以毁灭地球的小行星，以及它们是否真的会毁灭地球。

那么，如果今天有一颗小行星撞击地球，究竟会发生什么呢？

罢工剖析

第一次看到陨石坑可以改变任何人的观点——包括那些专业研究小行星的人。梅因泽尔记录了许多比陨石坑大得多的小行星，但她称第一次看到陨石坑的经历是一种本能的反应。“这只是向你表明，不需要一颗大行星就能在地面上形成一个很大的洞，”她说。

但这个洞究竟是怎么形成的呢？

“19 世纪 70 年代，人们对​​大型流星撞击的认识非常错误，”普渡大学地球物理学家杰伊·梅洛什 (Jay Melosh) 解释道。“他们认为这就像向地面发射一颗子弹。”当你向地面开枪时，子弹会形成一个小陨石坑，然后子弹会消失在地面上，埋在土壤中。“在小行星移动的速度下，大气层几乎就像一堵砖墙，”梅洛什说。较小的小行星或金属含量较少的小行星会分裂并完全燃烧。但即使是更强大、密度更大的小行星也会因穿越大气层而受到挤压。当它最终撞击地球时，它确实形成了一个巨大的撞击坑，但它并没有像子弹一样钻入地面，而是爆炸了，在地面上散落了一大片碎片。

这些物理现象让贝林格大失所望，他原本希望通过开采理论上的巨型陨石来发财致富，以寻找原始金属。他深入陨石坑的中心寻找宝藏，却没有意识到这颗小行星只剩下散落在地表的金属块。

即使在巴林杰去世后，科学家们仍继续访问该地点。他们绘制了这些金属碎片的地图，并弄清楚了真正发生了什么。其他人（包括梅洛什）增加了对该地点的一般了解。他们计算了撞击角度以及小行星最终撞击地球时的速度。

梅洛什还创建了一个互动网站，可以展示不同类型的流星撞击地球时会发生什么。密度高、富含金属的小行星即使体积较小，也可能留下明显的痕迹，而体积较大、冰冻或岩石小行星可能只会留下视觉冲击，就像几年前发生在俄罗斯车里雅宾斯克的陨石撞击一样。

早在 2013 年，安装在俄罗斯汽车仪表盘上的摄像头就捕捉到了即使按照俄罗斯行车记录仪标准来看也显得不同寻常的景象：一个巨大的火球划过天空。

这颗流星在撞击地面之前就发生了爆炸，炸毁了车里雅宾斯克市的窗户，但没有留下陨石坑。

像车里雅宾斯克这样的事件比陨石坑这样的事件更为常见，但在未来我们必须为任何事情做好准备。

TK KATIE PEEK 的图表

未来打击

真正大规模的小行星撞击（像毁灭恐龙的那次）的影响非常严重（灭绝、气候变化、对我们已知的生命的全面破坏），因此科学家们正在密切关注天空。

Mainzer 估计，目前太空中绝大多数（超过 90%）真正巨大、导致灭绝的小行星都已被发现，这是个好消息。但那些较小的小行星，那些大小与造成陨石坑的那颗差不多的小行星呢？研究人员只知道其中大约 1%。由于小行星是暗色背景下的微小暗色岩石，因此它们极难被发现……尤其是较小的小行星。根据之前的天空勘测和估计天空中有多少小行星的计算机模型，科学家们估计还有多少小行星有待发现。

只知道百分之一可能看起来很可怕，但不要惊慌。

“如果它们（小行星撞击）更常见，那么人类就不会存在了。”梅因泽说。她希望 NASA 明年能批准一款专门用于长期探测小行星的航天器，即近地天体相机（NEOCam）。尽管 WISE 的表现十分出色，但它并非用于探测小行星（它原本应该绘制整个天空）。如果获得批准，NEOCam 将监测小型小行星，甚至追踪传统望远镜难以观测到的小型暗小行星，并且能够运行多年，而不像 WISE 那样只有几个月的使用寿命，这使得研究人员能够长期追踪小行星。

然后还有对小行星本身的探测任务。NASA 的“黎明”号任务目前正在对小行星带中的巨型原行星进行探测，收集有关小行星的组成及其环境的信息。（它还发回了一些很棒的照片。）到 2025 年，NASA 计划捕获一颗小行星并将其带回地球轨道。NASA 正在确定距离地球足够近的候选小行星，以便他们能够快速将航天器送往那里。到目前为止，他们已经确定了四颗可能的小行星，可以从它们当前的位置拖到月球附近的某个地方。

这项小行星重定向任务（ARM）的主要目的是为宇航员提供训练场地，让他们练习一些技能，如果火星任务得以实现，这些技能可能会派上用场。他们将使用工具采集岩石样本并探索小行星表面，甚至可能将样本带回地球。但这项任务还有另一面。如果 NASA 能够成功将一颗小行星引导到地球轨道，那么它可能能够将另一颗小行星引出地球轨道，从而防止未来出现陨石坑。

如今发生的类似撞击会根据撞击地点的不同造成不同程度的破坏。如果撞击地球表面大部分被海洋覆盖，那么破坏程度可能非常小。如果撞击陆地，则可能会形成另一个巨大的陨石坑，摧毁着陆区内生长或生存的一切生物，但不会真正改变该地区的生物。如果着陆区恰好是一个大型城市中心，那么问题就非常严重了。重建被小行星撞击摧毁的城市中心将花费不菲，但即使人类居住地遍布各地，大型小行星撞击时代广场的可能性也非常非常低。

但这并不能阻止我们为最坏的情况做准备。除了 ARM，还有许多提议的小行星偏转技术，包括核弹和彩弹。但其中一个更可行的想法就是更好地规划它们。非盈利组织 B612 基金会计划于 2018 年发射哨兵太空望远镜，其明确目标是识别和跟踪进入地球私人空间的物体。

随着 NEOCam 和 Sentinel 等项目的实施，未来访问陨石坑的人们应该可以更加放心，因为他们知道，即使像造成这一奇迹的小行星这样的物体正朝我们飞来，至少我们知道它的存在。