《獨行月球》中沒説的都在這裏了
◎本報記者 唐 芳
影片《獨行月球》上映半個多月，討論熱度不減反增。在電影中，“月盾計劃”失敗，小行星π即將毀滅地球，被遺忘在月球的主人公獨孤月，改變了重返地球的計劃，獨自扛着“宇宙之錘”炸燬小行星……
該片把喜劇放置於浩瀚宇宙的舞台，邀請了多位航天領域的專家擔任科學顧問，喜劇之上，“科”味十足。
那麼，在現實生活中，什麼樣的小行星才能毀滅地球？“月盾計劃”是否可行？隕星碎片被地球引力捕獲後，為何形成了星環？
10千米級天體撞地可致“絕世天劫”
多大的小行星才能毀滅地球？
北京交通大學副教授陳徵對科技日報記者表示，回答這個問題的關鍵在於如何定義“毀滅地球”。
“如果僅是毀滅地球表面的生態圈，或者僅是讓人類無法生存的話，很小的小行星就能做到。”陳徵表示，按照目前科學家的估算，約6600萬年前撞擊地球導致恐龍滅絕的小行星，直徑不過10千米左右。事實上，那次撞擊形成了直徑約180千米的隕石坑，撞擊引起的熱輻射和濺射物引發了全球森林大火，改變了地球的氣候環境，才最終導致了全球70%的物種滅絕。
小行星撞擊地球是隨機事件，科學家只能大致估計小行星撞擊地球事件的發生頻率。從統計意義的角度，平均每年大概有一顆直徑為5米級的小天體進入地球大氣層，每10年有一顆直徑10米級的小天體進入地球大氣層，每100年有一顆直徑20米級的小天體進入地球大氣層，每1000年有一顆直徑50米級的小天體進入地球大氣層，每幾十萬年有一顆直徑1千米級的小天體進入地球大氣層。
“幾米到數百米級的小天體不會改變地球氣候，直徑1千米的小天體撞擊還不會導致大滅絕事件，但直徑超過10千米的天體，帶來的損失則是人類社會無法承受的，而這在地球歷史上曾經出現過不止一次。”中國科學院大氣物理研究所副研究員魏科表示。
值得慶幸的是，在未來幾百年內，地球沒有面臨“絕世天劫”的風險。小行星防禦專家、中國科學院國家空間科學中心研究員李明濤告訴記者，直徑10千米級的小行星撞擊地球，一般“億”年一遇，像恐龍在滅絕之前，就“統治”了地球約1.6億年，“絕大部分這種級別的小行星，人類已經掌握了其準確的運行軌道。”李明濤説。
可如果“毀滅地球”，指的是把整個地球轟碎，那需要的小行星體量就大得多了。陳徵表示，目前許多科學家傾向於認為月球是地球早期被一顆火星大小的行星“忒伊亞”以一定角度撞擊後拋飛的物質形成的。火星的直徑約為地球的一半。“火星撞地球”都只能把地球“撞傷”，想要徹底毀滅地球，恐怕至少要大於火星甚至跟地球體量相仿的天體才行。
“從這個層面上説，地球是不需要保衞的。人類防禦小行星是為了保衞地球上的生命，保衞人類自身。”李明濤説，46億年前地球已經形成，歷經無數次撞擊依然穩定地運行在太陽系中，未來幾十億年還將一直存在下去。
靠月球擋碎片必然“擋一漏萬”
《獨行月球》在一開始就拋出了“人類如何應對近地小行星的威脅”這個難題。影片給出的答案是，全球科學家將實施“月盾計劃”。
所謂月盾計劃，指的是當小行星向地球飛來，人類在月球上部署“月球之錘”重型核彈，摧毀小行星，然後利用月球進行掩護，為地球阻擋小行星爆炸後產生的碎片。然而月盾計劃並不成功，雖然人類把小行星π炸得粉碎，但還是有較大的碎片撞擊了地球。
“以月球為盾並不靠譜，別被月球表面的千瘡百孔欺騙了，那不是為地球‘擋槍’的後果。”李明濤説，當我們望向月亮時，其實可以看得出來月球很小，具體來説，全天空超過4萬平方度，月球大概僅為0.3平方度，“靠月球擋碎片，必然擋一漏萬。”
“最多也就類似一個成年人拿個羽毛球拍擋在胸口。”魏科介紹，月球與地球的體積比約為1比64，在所有天然衞星中是比例最高的，所以月球吸引（分流）小天體的數量要比其他行星系統中的衞星多。但是依據地月位置和體積之比，月球遠不能擔負起保護地球的核心作用。
陳徵也表示，月球的確有一定概率能幫助地球“擋災”，但如果是大量、高速的天體，除非直接撞到月球上，否則靠月球引力捕獲的數量十分有限。
在李明濤看來，指望任何天體幫助地球捕獲太空中的撞擊碎片都不現實。在太陽系中，月球的引力很小，撞擊碎片速度極快，雙方大概率會“擦肩而過”。比如，為了被月球捕獲，人類月球探測器在靠近月球時會主動“踩剎車”，否則就會逃逸到外太空。
所以，月盾計劃並不現實，避免小行星撞擊威脅唯一的辦法就是靠人類自己。
防禦小行星撞擊的第一步是撞擊預警。李明濤説，當務之急是完善小行星監測預警系統，紮緊地球防禦的“籬笆”，這要求我們建造更強大的地面望遠鏡，並向太空中發射空間望遠鏡。
如果真有小行星撞向地球，科學家也發展出了防禦小行星撞擊的“九種武器”，包括動能撞擊、核爆、引力拖車、離子束偏移、激光燒蝕、質量驅動等。
“目前最成熟的手段是動能撞擊。”李明濤介紹，2021年11月，美國發射“雙小行星重定向測試”（DART）航天器，並計劃於今年9月26日前後完成動能撞擊小行星的試驗，這將是人類首次在太空中開展的行星防禦試驗。
中國也將組建近地小行星防禦系統。不久前，國家航天局副局長吳豔華透露，爭取在2025年或2026年實施一次小行星撞擊防禦試驗，為人類應對小行星等地外天體對地球家園的威脅作出中國貢獻。
地球星環更多是一種浪漫的表達
小行星從未徹底撞毀任何天體嗎？實際上，小行星之間“飛掠相殺”並不罕見。李明濤稱，科學研究表明，在太陽系形成之初的動盪期，大量天體“你來我往”的撞擊事件頻繁發生，“相互殘殺”的主要為小行星和彗星。
退一萬步，假如地球真被撞碎，結局將如何？“大部分濺射物將在引力作用下重新聚合，形成一顆新的行星。”李明濤強調，撞擊後的這顆行星將不再宜居。至於何時重新萌發出生命、重新演化出適合生命生存的環境，還未可知，所需時間也許長達億萬年之久。
從撞碎後的殘渣分佈來看，如果分佈範圍較小，還可能形成類似地月系統的多個天體系統；如果分佈範圍較大，可能會像火星和木星軌道之間的小行星帶那樣飄在太陽系中，在萬有引力的作用下逐漸被臨近的行星吸引走。“這些物質並不會消失，而是隨着太陽系乃至銀河系繼續演化。”陳徵説。
陳徵是最後階段看片的專家之一，他對影片結尾提出的建議被採納：隕星碎片被地球引力捕獲形成星環，不是類似吸積盤形狀，而是更接近土星環。
他對記者解釋道，吸積盤和星環雖然在幾何形狀上都有盤狀的結構，但吸積盤是圍繞黑洞或中子星之類旋轉的彌散物質，由於黑洞、中子星的巨大引力導致物質之間的碰撞摩擦極為劇烈，劇烈到足以引發核聚變因而導致強烈的發光特徵。而星環則是圍繞行星旋轉的物質薄層，它們和行星一樣自身並不發光，其光亮主要來自反射太陽（恆星）的光。
那隕星碎片為什麼不是被月球捕獲？這是因為，月球質量約為地球的1%，引力遠遠小於地球，隕星的碎片大概率會被地球捕獲。而且，地球與月球的距離不過平均38萬千米，月球在某種意義上也將成為地球星環的一部分，不太可能形成一個穩定圍繞月亮旋轉的“月環”。
“其實，電影中的星環更多是一種浪漫的表達，實際上星環的形成時間不會那麼短，尺寸也會大很多。”陳徵説，太陽系的行星中木星、土星、天王星、海王星都有環狀結構，其半徑從幾萬千米到上百萬千米不等。參照這些行星，地球形成的光環半徑至少也得幾萬到幾十萬千米。