当某颗小行星威胁地球时,天文学家会使用名为都灵危险指数的风险评级系统来传达其风险。该量表的发明者理查德 · 宾泽尔(Richard Binzel)向记者亚历克斯 · 威尔金斯(Alex Wilkins)讲述了他在行星防御领域长达50年的职业生涯。

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理查德 · 宾泽尔对危险小行星的观测已经持续了50多年。1995年,他提出了“近地天体危险指数”,后更名为“都灵危险指数”,该指数用0到10级来评定小行星撞击地球的可能性以及潜在破坏力。

2025年早些时候,宾泽尔指数在小行星2024 YR4上得到了一次备受瞩目的应用。该小行星的指数评级一度达到了3级——这是二十年来首次有太空岩石达到如此高的等级。虽然此次风险已经消退,但这不会是我们最后一次启用都灵危险指数。不过,就职于美国麻省理工学院的宾泽尔表示,基本可以放心,在我们甚至是我们孙辈的一生中,都不太可能看到该指数达到最高级。他接受《新科学家》(New Scientist)的采访,聊了聊小行星搜寻、毁灭性撞击的可能性,以及行星防御的未来。

在你刚开始职业生涯时,人们如何看待小行星撞击这一威胁?

我在20世纪70年代发表了我的第一篇论文,当时我在地质学家尤金 · 舒梅克(Eugene Shoemaker)手下工作,他认识到,我们在地球上看到的陨石坑正是撞击坑,所以我从最开始就意识到,小行星撞击是一种至今仍在太阳系中发生的自然过程。

公众则对此事抱着玩笑的心态。当时舒梅克专注于严肃的科学工作,并未太过关注公众交流,但像克拉克 · 查普曼(Clark Chapman)、戴维 · 莫里森(David Morrison)和唐 · 约曼斯(Don Yeomans)等天文学家开始意识到与公众讨论这一问题的重要性。查普曼与莫里森在1989年合著了一本名为《宇宙灾难》(Cosmic Catastrophes)的书,这是面向大众的第一部关于小行星撞击的系统论述。而阿尔瓦雷茨父子发现的K-T界线——人们认为这是对希克苏鲁伯小行星造成恐龙灭绝的地质记录——很可能成了一记警钟,促使更广泛的人群意识到天体撞击仍有可能发生。

你为什么要提出“近地天体危险指数”?

曾经有一颗名为1997 XF11的天体,根据其初始轨道,学界推测它的撞击概率并非零。当时电子邮件刚刚兴起,我和布莱恩 · 马斯登(Brian Marsden)、约曼斯、查普曼、莫里森等人常常联系,讨论如何处理这一信息。我们想把它公之于众,但想先进一步确定风险再说。我们想,也许应该再获取一些观测数据,因为随着对轨道的测量时间延长,撞击概率很可能会消失。既然撞击风险过几天就可以排除,何必制造虚惊呢?

马斯登决定写一份新闻稿。就在他准备发出去的时候,我们找到了更早的观测数据,通过这些数据足以推测出精确的轨道,并确定撞击概率为零。我记得负责数据分析的约曼斯写了一封电子邮件给我们,邮件的大意就是:“就是零,各位。”但马斯登还是发出了新闻稿,因为他觉得让公众了解这件事是很重要的。只不过我们中的大多数都不同意,认为这会制造不必要的恐慌。

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在经历了可能灭绝恐龙的小行星撞击后,尤卡坦半岛希克苏鲁伯陨石坑的可能景象(艺术概念图)

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后来,我逐渐改变了想法:当你发现一颗小行星的撞击概率非零时,哪怕概率再小,也需要一种交流和传达此信息的方式。只需稍微耐心些,我们就能获得足够的数据来排除这一可能。我意识到,如果再发现类似的天体,我们不应该保密,那是最糟糕的做法,因为那样会永远失去公众的信任,毕竟谁也没法知道你到底隐瞒了什么。因此,我们一致认为应该尽快向大众公开我们已掌握的信息。之后,当撞击概率消失时,也不是谁犯错了,而是我们拥有了更精确全面的数据来得出新结论。后来,以此为起点,诞生了起初被称为“近地天体危险指数”的风险评级系统。

当时人们对它的看法如何?

当时恰好有一场关于近地小行星的联合国会议,我在会上首次提出了这个风险评级系统,但反响并不好。有些人说他们不需要这个,因为他们能够解释天体轨道的经度、纬度和升交点,而且可以解释得很完美。他们不需要量表这样的小东西。因此,某些天文学家的反应傲慢:他们认为自己足够聪明、足够有能力去解释这些大多数人搞不懂的复杂轨道。

但我坚持不懈。我在都灵的一次会议上再次提出了这个概念,并想到,我们应该称之为“都灵危险指数”,因为它是在都灵的会议上提出的。我不想用自己的名字命名它,那显得太自大了。但如果我们叫它都灵指数,每个人都会对它有参与感,并且每个人都会更愿意使用它。

它的运行情况是否如你预期?

我原以为它的实际应用频率应该会比较高,但事实并非如此,这可能是因为发现者在发现可疑天体后会立即跟进观测,因此如果出现非零概率,往往很快就能排除。

已有十几个天体达到了都灵危险指数的1级,而并未引起太大关注——这正是理想的效果。就像里氏震级一样,如果你告诉加州居民明天会有一次1级或2级地震,他们会照常生活,根本不把这当回事。

未来的小行星追踪会是什么样的?

随着薇拉 · 鲁宾望远镜与近地天体巡天望远镜的上线,近地小行星的发现速度将会显著提升,甚至呈指数级增长。我们会以前所未有的速度发现新的近地天体,其中一些天体的初始轨道将会非常不确定,需要外推到数十年之后,因此会呈现出非零的撞击概率。我们需要一定时间去获得足够长时段里足够多的轨道数据,以便更精确地推算其在未来几十年后的位置,从而彻底排除撞击风险。

我们可能会看到某些天体的都灵危险指数达到4级甚至5级,但不会进入危险区。我认为,在当下任何人的一生中,甚至是我们曾孙辈的一生中,都不会见到小行星撞地球的情况。它真的相当罕见。但如果这种情形真的发生,我们也有一种方法能让人们立即明白:这件事需要我关注吗?还是可以不用担心?

都灵危险指数的低等级事件极为常见,以至于我们不需要关注它,至少公众不需要。公众可以放下心来:一旦出现这类有趣的天体,天文学家会履行职责,跟进观测,直到确定它们不再构成威胁。都灵危险指数完成了它的任务。

当小行星2024 YR4的都灵危险指数达到3级时,这一系统是否按预期发挥了作用?

我的同事们都表现得非常出色,清晰且一致地反复强调:“我们预计,随着我们获得更多数据,此天体的撞击风险将会消失。”我们传达的信息始终是这一条。如果你读过都灵危险指数各级别的描述,尤其是低级别的描述,就会发现其中写着:此物体需要天文学家注意,然而我们确信,新数据将排除它与地球相遇的可能性。

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小行星2024 YR4的都灵危险指数一度升至3级,随后又降0级

我认为让大多数媒体与公众困惑的是撞击概率。它们的绝对值始终很低(2024 YR4的撞击概率峰值是3.1%),但可能慢慢升高,这是数据增加导致的自然结果。当你初次发现某颗小行星时,你只能获得一段极短的观测轨迹,而现在,我们却要将其轨道外推数十年乃至更久。有时,概率数值会上升,但这只是在不断优化轨道数据、缩小不确定窗口的漫长过程中一个短暂的应变量,其最终目的在于确认地球完全不在那条轨道的范围内。

那么阿波菲斯呢?这颗直径340米的小行星将在2029年以极近的距离掠过地球,但最终会安全地擦肩而过。我们为何如此确信?

被问到阿波菲斯时,我会给出三个答案:阿波菲斯会安全掠过地球;阿波菲斯会安全掠过地球;阿波菲斯会安全掠过地球。为什么能如此笃定?因为我们已经追踪这颗小行星超过20年,其中包括利用雷达波对其进行回波测距,从而实现精确到米级的定位。因此,这一事件的整体不确定性如下:该小行星将在与地球保持38 000公里远的距离下掠过后者,误差在±3公里以内。

事实上,它在首次被发现后不久曾达到都灵危险指数4级,是唯一达到过4级的天体。它并未在这个级别停留太久,只有大约一周,但在2004年圣诞节前后迅速引起了全球天文学界的关注。我当时甚至想叫它“格林奇”(小说、电影《圣诞怪杰》中的主角,在剧情中试图破坏圣诞节庆典),因为那个平安夜我在办公室里从各个角度研究这颗小行星的轨道,直到被家人拖下楼。

美国宇航局的双小行星重定向测试任务,也就是将航天器撞向小行星以改变其轨道的任务,被视为行星防御的新方向。这项任务的重要性在何处?

双小行星重定向测试任务标志着人类这一物种的一次成熟进步:我们不再完全被动地接受宇宙抛来的一切。这项任务证明,我们能够瞄准一个天体并实质性地改变其轨道。我认为这是人类历史上的关键时刻,它表明:“如果有一天我们真的需要做些什么来让一颗正飞向地球的小行星改变方向,只要有足够的时间,我们是做得到的。”

人们仍然时常谈论“发现一颗足以毁灭人类的巨大小行星”的风险。从你入行至今,这种风险发生了怎样的变化?

我们正在履行职责。它不是一个主要的问题,也不是一个重大的威胁,而是一种我们如今有能力理解的风险。作为一名在这个领域工作了50年、主要依靠公众资金支持的科学家,从极其个人的角度来说,我认为在道义上有责任推动这样一种理念:既然我们已经具备发现重大小行星威胁的能力,我们就有道德义务去做这件事。如果我们不做,那就是没有尽到身为科学家的职责。

换句话说,如果明天有一颗小行星突然袭来,它本可在十年前通过建造某台望远镜发现,而我们却没有去建那台望远镜,那将是科学史上的重大失败。这是有关小行星的事情里,唯一让我夜不能寐的:也许我们还未尽到自己的职责。

薇拉 · 鲁宾望远镜和近地天体巡天望远镜的上线是巨大的进步,终于到了进行全面巡天的时候。我们要确保未来几十年乃至几个世纪内都不存在任何迫在眉睫的小行星威胁。因为我们如今已经有能力得到答案,我们就有责任去真正投入行动并找到这个答案。

资料来源 New Scientist