近地小天體，指的是任何近日點(diǎn)小于等于1.3AU(一個(gè)天文單位，約為1.496億千米)的小天體，包括小行星、彗星和流星體等。

近地小天體是太陽(yáng)系形成初期的物質(zhì)殘余，記錄了太陽(yáng)系形成和演化的過(guò)程;它們中的部分含有地球上稀缺的礦產(chǎn)資源，具有捕獲和開采價(jià)值。

近地小天體中軌道與地球的最近距離小于等于0.05AU，且直徑大于等于140米的，具有一定的撞擊地球的概率，并可能引發(fā)巨大災(zāi)害，是我們需要時(shí)時(shí)刻刻提防的“不速之客”。

2013年2月15日，一顆小天體墜落在俄羅斯車?yán)镅刨e斯克。據(jù)估算，該天體在進(jìn)入地球大氣層之前直徑僅有17米。這次撞擊釋放了相當(dāng)于45萬(wàn)噸TNT炸藥爆炸的能量，導(dǎo)致1500余人受傷以及200棟建筑物受損。

直徑100米以下的近地小天體發(fā)現(xiàn)率不足1%

目前，人們主要依賴地面和太空中的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡來(lái)發(fā)現(xiàn)近地小天體。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2020年，我們對(duì)于直徑1000米以上的近地小天體發(fā)現(xiàn)率達(dá)到了96%;已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的近地小行星超過(guò)了25000個(gè)。然而受觀測(cè)能力所限，我們對(duì)于直徑100米以下的近地小天體發(fā)現(xiàn)率遠(yuǎn)不足1%。

由于這些小天體基數(shù)龐大，與地球的累積碰撞概率高，可能會(huì)對(duì)我們的生產(chǎn)生活帶來(lái)不容忽視的傷害。因此，找出發(fā)現(xiàn)這類小天體的新方法迫在眉睫。

宇宙中的小天體，一生都在與其他天體發(fā)生碰撞。早期的碰撞能產(chǎn)生較大的碎片，這些碎片往往圍繞母天體繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，被稱為共軌物質(zhì)。它們繼續(xù)碰撞，將產(chǎn)生越來(lái)越多更加細(xì)小的碎片。

其中，產(chǎn)生的納米級(jí)塵埃在太陽(yáng)風(fēng)中被電離，并且能被太陽(yáng)風(fēng)加速到接近太陽(yáng)風(fēng)的速度。在這個(gè)加速的過(guò)程中，太陽(yáng)風(fēng)中的行星際磁場(chǎng)受到影響，從而形成了“行星際磁場(chǎng)增強(qiáng)(IFE)事件”。

IFE事件的主要特征是磁場(chǎng)強(qiáng)度成尖狀增強(qiáng)，并且在磁場(chǎng)強(qiáng)度峰值處，磁場(chǎng)方向發(fā)生快速變化，這兩個(gè)典型特征使得它能夠與其他太陽(yáng)風(fēng)中的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)輕易地區(qū)分開來(lái)。

因此，我們可以利用IFE事件的空間分布特點(diǎn)，定位小天體碰撞頻繁的區(qū)域，從而確定小天體出現(xiàn)的區(qū)域。

此時(shí)，我們便可以通過(guò)射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)這些區(qū)域進(jìn)行進(jìn)一步觀測(cè)，以發(fā)現(xiàn)未知的小天體;或?qū)⑦@些區(qū)域與已知小天體的軌道進(jìn)行比較，以發(fā)現(xiàn)它們的共軌物質(zhì)。

比如科學(xué)家正是利用第二種方法，發(fā)現(xiàn)了小行星奧加托(2201Oljato)具有一些共軌物質(zhì)，而這些共軌物質(zhì)在碰撞中釋放的塵云，引起了0.7AU處IFE事件發(fā)生頻率的空間分布不均勻;而在地球附近，編號(hào)為138175的小行星也可能具有一定的共軌物質(zhì)，引發(fā)了1AU處IFE事件空間分布的不均勻。

還可了解小天體分布的長(zhǎng)期演化

對(duì)IFE事件進(jìn)行觀測(cè)，除了揭示未知小天體的存在，還能估算這些小天體產(chǎn)生的塵云質(zhì)量。假設(shè)塵云上游累積的磁壓與太陽(yáng)對(duì)塵云的萬(wàn)有引力相平衡，估算出的大部分塵云質(zhì)量相當(dāng)于直徑小于100米的石塊，覆蓋了光學(xué)望遠(yuǎn)鏡難以觀測(cè)的范圍。揭示出小天體的存在后，我們可以利用對(duì)行星際磁場(chǎng)的長(zhǎng)期觀測(cè)，了解小天體分布的長(zhǎng)期演化?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，在近30年的時(shí)間，與小行星奧加托共軌物質(zhì)相關(guān)的IFE事件數(shù)目急劇減少，模擬結(jié)果顯示小行星奧加托的共軌物質(zhì)在這段時(shí)間受到來(lái)自地球和金星的引力擾動(dòng)，部分物質(zhì)軌道將發(fā)生改變，不再與奧加托共軌。

利用小天體碰撞產(chǎn)生的塵云對(duì)行星際磁場(chǎng)的擾動(dòng)，來(lái)揭示這些小天體的存在，目前這種方法不僅發(fā)現(xiàn)了一些在已知的近地小天體中存在的共軌物質(zhì)，還監(jiān)測(cè)了這些共軌物質(zhì)的長(zhǎng)期演化。

標(biāo)簽： 天體 擾動(dòng)