陨石，卫星和避免小行星

亚利桑那州立大学的菲尔·克里斯滕森(Phil Christienson)设计了一种新的航天器，准备发射到火星，寻找隐藏在火星表面以下的水冰。它与其他可能的任务计划的不同之处在于，它采用了一种巧妙的方法，在火星表面下寻找冰沉积物。如果被选中，该航天器将发射一个100公斤重的铜球，以每小时1.5万公里的速度撞向火星表面。这个直径约60厘米的球体将形成一个直径50米，深度约25米的陨石坑。当这种情况发生时，在这颗红色星球周围轨道上的航天器将观察形成的陨石坑和为寻找水冰迹象而产生的碎片，并将成为第一个检查火星表面以下的航天器。这与去年在成功的深度撞击任务中检查坦普尔1号彗星时使用的策略类似。发现已经被认为存在于火星上的冰沉积物将对未来的探索产生巨大的影响。现在锁在冰里的水可能在几千年前曾经是液体，使火星适合居住，如果宇航员最终访问火星，这些冰可以用来合成回家的火箭燃料。如果被选中，我们可以期待在2011年推出。

克里斯-跟我们说说你的研究领域吧。你实际上是做什么的?

伊恩:我是地质学家，我们研究岩石。陨石是岩石，这是我们研究的东西之一。

克里斯:那你去哪里找呢?因为我听说南极是一个非常好的地方。

伊恩:是的，值得注意的是，世界上收藏的陨石中大约有一半来自南极洲。

克里斯，是不是因为它们在雪地里很容易被看到?

伊恩:是的，但故事比这更微妙。它们降落在冰面上，但很快就被更多的雪覆盖，消失了。南极洲的冰大约有四公里厚，它在自身重量的作用下慢慢地向外延伸。南极洲边缘的冰山正在断裂，冰山上的许多陨石最终会落在海底。但也有一两个地方，冰在冰下的埋藏山脉上滑行。这迫使冰上升，从表面吹过的风使冰蒸发。所以深埋的冰最终会回到地表。

克里斯-带着陨石。

伊恩:没错。一旦到达水面，它们就被困住了，哪儿也去不了。所以它们聚集在这些冰正在蒸发的地方。从太空中看，这些地方是蓝色的，所以我们可以识别它们。我们派人去这些蓝色的冰原收集他们看到的一切。

克里斯-所以即使是玛吉也可以帮助你从太空中发现它们!所以你可以用安装在太空卫星上的摄像头来发现陨石?

伊恩:不，从太空中你可以看到蓝色的冰原，知道该去哪里。

克里斯:但是间谍摄像机呢?因为它们可以读取报纸上的文字。

麦琪-嗯，电影里有很多传闻和科学。它试图在现实和非现实之间划清界限。军方的能力很难定义，但我们现在可以用标准的太空相机达到一米以上的分辨率，我们也在努力提高这一点。所以在我们从太空看到的一米见方的空间里，我们无法分辨报纸上的指纹。但是你可以看到建筑密度之类的东西。

我们在南极洲发现的陨石在冰里呆了多久?

伊恩:这是一个好问题，值得注意的是，科学家们已经掌握了这个问题。他们认为它们可以追溯到几万或几十万年前。甚至可能长达一百万年。他们知道这一点的原因是，当他们在太空中时，他们会受到宇宙射线轰击的辐射。它们在太空中停留的时间越长，产生的新原子就越多。我们可以测量出这些物质中积累了多少，从而知道它们在地球上存在了多长时间。

Chris -现在，在菲尔之前谈到的来自火星的陨石的背景下，人们认为它可能显示出生命的迹象，一个显而易见的问题是，火星表面的东西是如何最终出现在地球表面的?是不是有什么东西撞上了火星，释放了那块岩石，然后在太空中漂流了很长一段时间，然后我们把它像一个巨大的胡佛一样捡起来?

伊恩:很好，是的。很长一段时间以来，这有点像大黄蜂不会飞的故事。科学家表示，撞击火星表面，发射出一块火星碎片的速度不可能超过火星的逃逸速度。但事实上，正如你所说，这些我们认为来自火星的陨石被证明是来自火星的这些被困住的气体与1977年维京登陆器在火星上测量到的气体是一样的。所以我们知道它来自火星，所以火星一定是被一颗大陨石撞击了，导致岩石飞进轨道，直到它们被地球捡起来。

克里斯:好的，我们很高兴看到这些东西降落在地球上，但它们到底是什么呢?除了行星喷出的物质外，还有其他的碎片。

伊恩:是的，事实上只有很小一部分被认为是来自火星。几乎可以肯定，绝大多数是小行星带的碎片，小行星带位于火星之外，但不像木星那么远。天文学家很早就知道，在这个区域有大量类似小行星的物体在绕太阳运行。

克里斯-这是早期行星形成时留下的碎片吗?

伊恩:是的。曾经有一段时间，人们推测在那里有一颗行星爆炸成许多碎片。但我们现在掌握的证据表明，这是一种非常不同的机制。这个观点认为，当太阳系刚形成的时候，没有行星，但是有一个新形成的太阳，周围是尘埃和气体。圆盘内的引力不稳定导致了直径只有几公里的小行星的形成，然后它们像雪球一样逐渐变大。在大约一千万年的时间里，这些小天体不断聚集，最终形成了我们所知道的行星。

所以研究它们确实告诉了我们很多关于早期万物是如何形成的。

伊恩:当然。小行星带是这个早期圆盘的一部分，它从来没有形成一个大的行星。所以我们研究的是太阳系历史上最初1000万年形成的东西。

克里斯:现在你买了一些零碎的东西给我们看，所以菲尔，你为什么不给我们讲讲这些东西，我们可以问伊恩它们是什么。

菲尔:嗯，这里有一些很有趣的样品。我们有不同的类型。一种颜色很暗，颗粒状;另一种很轻，颗粒状，还有一种看起来根本不像岩石。它看起来像一块抛光的铝板或类似的东西。

伊恩:这是钢的，离不锈钢也不远了。

克里斯-所以它实际上是以未经提炼的钢的形式到达的?

伊恩:是的。

克里斯-跟我们说说这些样品吧。它们到底是什么，又从何而来?

伊恩，我提到过这个尘埃盘，它围绕着早期的太阳旋转。这个深色颗粒状的样本是尘埃聚集的原始物质，但自最初的几百万年以来，它没有发生过什么变化。

菲尔-所以岩石里的这些小颗粒实际上就是形成原始陨石的原始颗粒和岩石?

伊恩:是的。事实证明，这个故事从来没有人们想象的那么简单。这些小颗粒本身就有一段历史。在最初的200万年里发生了很多事情。它们并不是最初的尘埃，因为它们在形成粒状岩石之前实际上已经经过了加热和融化的过程。

克里斯-现在你认为你已经找到了解决6500万年前可能导致恐龙灭绝的问题的方法。但它是什么呢?

Stan -我的合著者Ed Lu和我想出了一个方法，使小行星转向地球比过去几年提出的一些方案要容易得多。

克里斯:提出了什么样的方案?比如把它炸了，但效果不太好，不是吗?

斯坦:有人建议把他们炸了，但是很难做到。小行星的撞击比你想象的要困难得多。它们就像巨大的碎石飞行袋，碎石袋在吸收冲击和爆炸伤害方面做得很好。很难精确地计算出需要多少爆炸能量才能使小行星破碎，如果你计算错了，碎石就会在自身的引力作用下分裂并重新组合在一起。它仍然会向我们飞来，这将是一个问题。

克里斯:那你的解决办法是什么?

斯坦:我们的解决办法是用宇宙飞船慢慢地把小行星拖开。以前就有人提出过这样的想法，你可以用鼻子蹭到小行星的表面。它的表面重力非常弱，很难像在火星或月球上着陆那样在它的表面安置宇宙飞船。像这样把小行星推开是有可能的。但是一旦你着陆了，你不仅要担心附着，还要担心小行星在旋转。你费了那么大劲才到达那里并着陆的推力现在像草坪洒水器一样绕着圈喷水。我们的替代方案是，不去碰小行星，你悄悄靠近它，打开一个非常低推力的引擎，在小行星引力的牵引下，它能平衡飞船的重量。你就停在那里。当你在空中盘旋几个月或一年的时候，航天器和小行星之间非常微弱的引力就会改变小行星的轨道。如果你提前到达那里，比如说提前20年，轨道就会发生很大的变化，与地球擦肩而过，而不是撞到地球。

克里斯-我们知道有什么可能对这种治疗有效吗?在你们部署这种措施的时间框架内，地球上有什么东西是固定的吗?

斯坦:目前我们所知道的还没有什么能击中我们。但在接下来的几十年里，我们将会关注一颗小行星。它将在2029年从我们身边掠过，如果它在那次掠过中与地球的距离刚好，它将被扭到一个新的轨道上，这将使它在大约七到八年后回到我们身边。现在我们还不知道这是否会发生。它发生的可能性非常小，大约是五分之一或一万分之一，但我们会密切关注这颗小行星。如果事实证明它正朝着碰撞的方向前进，那么如果我们能得到一个像我们所描述的那样的航天器，称为“引力牵引车”。一旦我们把它弄出来，在小行星接近地球之前，它的轨道上的一个微小变化，就会转化为它在接近地球之后的轨道上的一个非常大的变化。所以你可以通过这样做来增加你的偏转方案的效果。

克里斯:现在的技术是否可以做到这一点，或者这只是一种推测，如果我们在未来几年内有另一套技术上线，它就会起作用?

斯坦:我们提议的那种东西还没有飞起来。我们正在讨论的基准引力牵引机是一个20吨重的航天器，非常大。它将由一个核反应堆提供动力，这已经做过几次了，但今天并不常见。这些都不是成熟的技术，但美国宇航局提议组装这样一个航天器飞到木星，并进入木星各大卫星周围的轨道。所以这项技术还不成熟，但它是可以实现的。

如果你看手榴弹，它看起来有点像鸡蛋。它的外面有一个坚硬的金属外壳，里面“装满了高水平的炸药”。顶部有一个触发器，触发器上有一个非常大的弹簧。弹簧向下推动锤子，锤子向下推动手榴弹内部。当你握紧手柄，销子还在里面的时候，它就被压缩了，哪儿也动不了。只要你拔出销子，把把手举起来，它就会把锤子砸进手榴弹的核心。在核心的底部有一个雷管，引爆雷管并点燃引信。不管手榴弹被设计燃烧多久，引信都会缓慢燃烧，引信会引爆主雷管并装药。这在一段时间后发生。游戏的理念是，你知道大概需要多长时间才能飞出去，因为当你把它抛出去时，敌人不会有机会捡起来扔给你。

情况可能会有所不同。就卫星而言，通信是一项大业务，因此这可能会产生非常大的影响。我就不会因为失去一些电视频道而这么难过了!至于其他影响，我认为我们通常可以解决它们。作为一名科学家，我一生都在努力寻找解决问题的方法，所以我不认为这将是文明的终结，但我认为货币兑换商会在一段时间内陷入困境，但我们肯定会恢复过来。